JP2004045570A

JP2004045570A - Image forming device

Info

Publication number: JP2004045570A
Application number: JP2002200548A
Authority: JP
Inventors: Fumimitsu Gomi; 五味　史光
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-07-09
Filing date: 2002-07-09
Publication date: 2004-02-12

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To form an excellent image over a long period of time by preventing an electrifying device from being soiled due to the use of a plurality of kinds of transfer materials in the image forming apparatus of a cleaner-less system. <P>SOLUTION: Inverted toner is increased as the number of the printing sheets of cardboard (the number of passing paper) as the transfer materials is increased, so that the electrifying device 2 is soiled. Then, the information of the number of the printing sheets for each category of a using transfer material stored by a counter 53 in a storing means 58 provided at an image forming apparatus main body 50 is compared with a specified value (in this case, 500 sheets of the cardboard) by a CPU 55 through a converting means 54, and when the number exceeds a specified value, the various kinds of bias values and application time are accordingly changed by a bias controlling means 57, so that the stabilization of potential by electrification and the discharge and recovery of toner intruded into a magnetic brush electrifying device are performed. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クリーナレス方式のプリンタ，複写機，ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
（ａ）接触帯電
電子写真方式の画像形成装置において、像担持体（被帯電体）としての感光体を所定の極性・電位に帯電処理する帯電手段としては、従来から一般にコロナ帯電器が使用されてきた。これは感光体表面に対して、コロナ帯電器を非接触に対向配置して、コロナ帯電器から放出されるコロナに感光体表面をさらして感光体表面を所定の極性・電位に帯電させるものである。
【０００３】
近年は、上述の非接触方式のコロナ帯電器による場合に比べて低オゾン・低電力等の利点を有することから、接触方式の帯電器が実用化されている。この接触方式の帯電装置は、帯電電圧（帯電バイアス）を印加した帯電部材（接触帯電部材）を感光体表面に当接させることにより、感光体表面を所定の極性・電位に一様に帯電させるものである。特に、帯電部材として導電ローラ（帯電ローラ）を用いたローラ帯電方式の装置が帯電の安定性という点から好ましく用いられている。
【０００４】
また、接触帯電部材として、磁気ブラシ帯電部材を使用した磁気ブラシ帯電器も安定性という点から好ましく用いられている。この磁気ブラシ帯電器は、磁性粒子を直接にマグネットに、又はマグネットを内包するスリーブ上に磁気的に拘束させて磁気ブラシ部を形成し、この磁気ブラシ部を停止又は回転させて感光体表面に接触させ、さらにこれに帯電バイアスを印加することによって感光体表面の帯電を行うものである。
【０００５】
さらに、導電性の繊維をブラシ状に形成したファーブラシ帯電部材（帯電ファーブラシ）、導電性ゴムをブレード状に形成した導電ゴムブレード（帯電ブレード）等も接触帯電部材として好ましく用いられている。
【０００６】
接触帯電の帯電機構（帯電メカニズム）にはコロナ帯電系と電荷注入帯電系（直接帯電系）の２種類の帯電機構が混在しており、どちらが支配的であるかにより各々の特性が現われる。
【０００７】
コロナ帯電系は、接触帯電部材と感光体との微小間隙に生じるコロナ放電現象による放電生成物で感光体表面が帯電する系である。コロナ帯電は、接触帯電部材と感光体との間に一定の放電しきい値を有するため、帯電電位より大きな電圧を接触帯電部材に印加する必要がある。また、コロナ帯電器に比べれば発生量は格段に少なくないものの、放電生成物を生じる。
【０００８】
これに対して、電荷注入帯電系は、接触帯電部材から感光体に直接に電荷が注入されることで感光体表面が帯電する系である。より詳しくは、中抵抗の接触帯電部材が感光体表面に接触して、放電現象を介さずに、つまり放電を基本的に用いないで感光体表面に直接電荷注入を行うものである。よって、接触帯電部材への印加電圧が放電しきい値以下の印加電圧であっても、感光体を印加電圧相当の電位に帯電することができる。この電荷注入帯電系はイオンの発生を伴わない。
【０００９】
しかし電荷注入帯電であるため、接触帯電部材の感光体への接触性が帯電性に大きく影響する。
【００１０】
そこで接触帯電部材はより密に構成し、また感光体との速度差を多く持ち、より高い頻度で感光体に接触する構成をとる必要があり、この点において接触帯電部材として特に磁気ブラシ帯電器は安定した帯電を行なうことができる。
【００１１】
磁気ブラシ帯電器による電荷注入帯電は、抵抗とコンデンサの直列回路と等価であると見ることができる。理想的な帯電プロセスでは感光体表面のある点が磁気ブラシと接触している時間（帯電ニップ／感光体の周速）にコンデンサが充電され、感光体表面電位が印加電圧とほぼ同値になる。
【００１２】
導電性の接触部材に電圧を印加し感光体の表面にあるトラップ準位に電荷を注入して感光体の接触帯電を行なう方法がある。また、感光体として通常の有機感光体上に導電性微粒子を分散させた表層（電荷注入層）を有するものや、アモルファスシリコン感光体などを用いると、接触帯電部材に印加したバイアスのうちの直流成分とほぼ同等の帯電電位を感光体表面に得ることが可能である（例えば、特開平６−３９２１号公報）。
【００１３】
注入帯電方式は、環境依存性が少ないだけでなく、放電を用いないため、接触帯電部材に対する印加電圧は感光体電位と同程度で十分であり、また、オゾンを発生しない利点があり、完全なオゾンレスかつ低電力消費型帯電が可能となる。
【００１４】
（ｂ）クリーナレスプロセス（トナーリサイクルプロセス）
また近年、画像形成装置は小型化が進んできたが、帯電・露光・現像・転写・定着・クリーニング等の画像形成プロセスの各手段・機器をそれぞれ小型化するだけでは、画像形成装置の全体的な小型化には限界があった。また、転写後の感光体上の転写残トナー（残留現像剤）はクリーニング装置（クリーナ）によって回収されて廃トナーとなるが、この廃トナーは環境保護の面からも出ないことが好ましい。
【００１５】
そこで、クリーナを取り外し、感光体上の転写残トナーは現像装置によって「現像同時クリーニング」で感光体上から除去して回収し、回収したトナーを再利用するようにした装置構成、すなわち「クリーナレスプロセス（クリーナレス方式）」の画像形成装置も出現している。
【００１６】
現像同時クリーニングとは、転写後に感光体上に若干残留したトナーを、次工程以後の現像時にかぶり取りバイアス（現像装置に印加する直流電圧と感光体の表面電位との間の電位差であるかぶり取り電位差Ｖｂａｃｋ）によって回収する方法である。この方法によれば、転写残トナーは現像装置に回収されて次工程以後用いられるため、廃トナーをなくし、メンテナンスも簡略化される。また、クリーナレスであることでスペース面での利点も大きく、画像形成装置を大幅に小型化できるようになる。また、感光体を帯電する帯電装置が接触帯電方式である場合には、感光体に接触している帯電部材に転写残トナーを一旦回収させ、それを再び感光体上に吐き出させて現像装置で回収するようにしている。
【００１７】
クリーナレス方式においては、接触帯電部材に転写残トナーが多く混入したり付着したりするため、画像形成枚数（耐久枚数）が増加するに連れて、接触帯電部材の抵抗値が変動する。そこで、画像形成枚数や画像比率に応じた帯電部材清掃バイアスを、例えば非画像形成時に印加して帯電部材の劣化を遅らせるというような方法が知られている。つまり接触帯電においては、磁気ブラシに混入したり、ローラに付着したりしたトナーを感光体上に吐き出しやすいバイアス条件やハード構成の条件が存在し、帯電器寿命を延ばすことが可能である。また、このようなバイアス条件の変更は、耐久劣化を何らかの検知手段や、あらかじめ設定した枚数やトナー消費量等の使用量の閾値に従って行うことで、より無駄の無い効率的な清掃モードとして機能する。
【００１８】
特に磁気ブラシ注入帯電装置の場合、正負両極性のトナーが存在すると考えられる転写残トナーを、一旦磁気ブラシ部で回収して前画像の履歴を消すとともに、磁性粒子と回収したトナーとの接触摩擦によってトナーを正規の極性に帯電させることにより、再び感光体上に戻す制御が可能となる。
【００１９】
また、磁気ブラシ部から感光体へ吐き出されたトナーは極めて均一な散布状態にあり、また、その量も少量であるため、次の像露光過程に実質的に悪影響を及ぼすことはない。また、転写残トナーのパターンに起因するゴースト像の発生もなく、正規極性のトナーは非画像領域においては現像バイアスと帯電電位との差により確実に回収することができる。
【００２０】
導電性ローラを用いた帯電の場合は、ローラに付着した反対極性トナーを正規極性に戻すために、ローラに摩擦系列が考慮されたシートを当接するなどの方法がある。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような接触帯電方式を用いたクリーナレス方式の画像形成装置においては、転写残トナーに起因する不具合が生じていた。以下に詳述する。
【００２２】
前述のように、転写残トナーは帯電装置において正規の極性、すなわち帯電極性と同極性に揃えられて現像装置で回収されるが、わずかながら、ほとんど極性を持たなかったり、逆極性のままの状態であったりするトナー（以下「反転トナー」という。）が存在することがある。通常、この逆極性のトナーは極微量であり、仮に現像装置で回収されずに感光体上を連れ回ることがあっても正規の転写条件においては転写されることなく、また、多くの反転トナーは帯電部材との接触により再び正規の極性を持つことができるため、特に問題にはならない。
【００２３】
ところが、使用する転写材（トナー像が形成される紙や透明フィルム）の厚み、表面性等によっては、反転トナーは、画像上の白地部にかぶりとして発生してしまうことがある。その理由については明確ではないが、転写材の厚みが厚い場合は、転写部における転写部材（転写ローラや転写ブレード）の接触圧が強まることにより、逆極性ながらも圧力で転写されてしまうものと考えられる。また、コート紙のように平滑性の高い転写材にあっては、転写材と感光体との密着性が高まるために、同時にトナーが転写材に押し付けられることを回避する隙間が存在せず、やはり密着度が高まり圧力で転写されるものと考えられる。
【００２４】
反転トナーや極性をほとんど持たないトナーは、もともとある比率で存在しうるが、特に高湿下においては、トナーが正規の帯電極性を持ちにくい環境であったり、帯電器内のトナー量が一時的に増加して接触帯電がされにくい状態であったり、また、長期間転写されずにドラム周りを周回しているうちに外添剤が埋め込まれるなど、劣化したトナーが増加していった場合に顕著に発生する。
【００２５】
また、クリーナレス方式で使用される補助帯電ブラシ、つまり転写装置と帯電器との間に配設される補助帯電ブラシは、前画像履歴防止等の効果が期待され、正規帯電とは逆極性のバイアスが印加される。その電流がトナーに電荷を付与し、反転トナー発生の一要因にもなっている。
【００２６】
これらの反転トナーの発生要因自体は、通紙する転写材によらないが、この反転トナーは、転写装置の上流部の空間で発生する異常放電によって発生するため、転写材に対応した転写バイアス条件に左右されることも知られている。例として、タンデム方式の４色フルカラーの画像形成装置について説明する。
【００２７】
この画像形成装置は、画像形成装置本体内に４個の画像形成部が並設され、これらの画像形成部においてそれぞれ色の異なったトナー像が帯電・露光・現像・転写の画像形成プロセスを経て形成される。
【００２８】
画像形成部は、それぞれ専用の感光ドラム（像担持体）と、感光ドラム上にトナー像を形成する画像形成プロセス機器とを有している。各感光ドラム上に各色のトナー像が形成される。各感光ドラムに隣接して、転写材担持体（転写ベルト）が設置され、感光ドラム上に形成された各色のトナー像が、後述の転写部材により、転写ベルト上に担持して搬送される転写材上に重畳転写される。各色のトナー像が転写された転写材は、その後、転写ベルトから分離され、定着装置へ搬送される。搬送された転写材は、定着装置による加熱及び加圧によって、トナー像が溶融混色されて定着させる。その後、画像形成装置本体外部に排出される。
【００２９】
画像形成部において、転写装置は、転写部材として、それぞれ転写ベルトの裏側に接触して転写を行う接触式の転写帯材を備える。
【００３０】
各画像形成部において、感光ドラム上のトナー像を、転写ベルト上に担持された転写材上に順次多重転写する際に、転写する直前、すなわち転写ベルトと感光ドラムとの当接点の上流側近傍に空間が存在し、このわずかな空間においても転写電界が作用し、その空間の異常放電等が生じる領域において、感光ドラム上のトナーのうち他のトナーよりも鏡映力が小さい一部のトナーが早くから飛翔したり、また、他のトナーよりも鏡映力が大きいトナーの極性が反転してしまい、転写材に転写されないばかりか、反転トナーに近接する他のトナーの転写のための飛翔を妨げる等の、トナー飛散、転写抜けなどの画像不良が発生しやすくなる。つまり、転写前放電に伴う画像不良が生じていた。特に厚紙やコート紙を用いる場合は、転写効率最適化のために通常の転写材（例えば、コピー用紙）の使用時よりも高い転写バイアス設定がなされ、異常放電の影響が顕著となるため、反転トナーがより発生しやすくなる。
【００３１】
また、転写材担持体が転写ベルトという構成上、搬送速度、転写材の厚み、サイズ等により、転写領域内への搬入経路（紙パス）がばたつくなど不安定となっており、したがって、転写前の感光ドラム、転写ベルト間の空隙幅（空隙の間隔）も不安定な状態となっている。すると、放電領域外であっても、その空隙幅が減少したときには、放電が生じており、反転トナー発生の原因となっていた。このような反転トナーが帯電器内に混入したり付着したりすると、一定量を超えた場合に徐々に感光ドラム上に漏れ出し、現像装置では回収されないまま厚紙等に圧力転写されてしまう。
【００３２】
以上述べたように、反転トナーは特に厚紙等の特殊紙を通紙した場合により多く発生する傾向にある。クリーナレス方式において、帯電器の汚れによる帯電不良をより長期に渡り引き起こさないようにするためには、正規の極性を持つトナーの制御は当然必要であったが、同時に反転トナーの処理が必要となる。これらのトナーは、前述のように、磁気ブラシ部に混入したりローラに付着したりしたトナーを感光体上に吐き出しやすいバイアス条件やハード構成の条件が存在し、帯電器寿命を延ばすことが可能である。
【００３３】
ところがこの場合、正規極性トナーと反転トナーの挙動は電界作用に対しては正反対の挙動を示すため、通常の画像形成時に対してバイアス条件を変更するとしても、異なるタイミングにおいて異なるバイアスを印加しなければならない。
【００３４】
しかしながら、厚紙等の特殊紙をどれだけ用いたかによって蓄積した正規極性トナーや反転トナーの量がそれぞれ異なり、あらかじめ予測することは困難であるため、適当な時に適当な時間だけ、それぞれのトナーを感光体上に吐き出す最適な設定にすることができない。このことは、常に余裕をもって清掃モードを設定せざるを得ず、必要以上に帯電器や感光体を動作させ、その結果、感光体や帯電器を劣化させる原因となっていた。
【００３５】
そこで、本発明は、クリーナレス方式の画像形成装置において、画像形成に供された転写材の種類や厚さにかかわらず、正規極性トナーと反転トナーを過不足無く処理し、良質な画像をより長期にわたって形成することができるようにした画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【００３６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、感光体と、前記感光体表面を帯電する帯電手段と、前記感光体表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像にトナーを付着させてトナー像として現像する現像手段と、前記トナー像を転写材又は中間転写体に転写する転写手段と、を備え、トナー像転写後に前記感光体表面に残ったトナーを除去するクリーニング手段を前記現像手段が兼ねる画像形成装置において、前記帯電手段と前記現像手段と前記転写手段とにそれぞれ印加するバイアスのうちの少なくとも１つのバイアスについて、バイアス印加条件を、印字に供される複数種の転写材のそれぞれの使用量情報に応じて変更する、ことを特徴とする。
【００３７】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、汚染した前記帯電手段又は前記現像手段を前記使用量情報に応じて浄化するための動作モードであって、印字に必要な動作以外の、前記現像手段と帯電手段と転写手段のバイアス印加条件のうちの少なくとも１つを変更する動作モードを有する、ことを特徴とする。
【００３８】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載の画像形成装置において、前記使用量情報が、前記転写材の印字枚数又は印字量である、ことを特徴とする。
【００３９】
請求項４に係る発明は、請求項２に記載の画像形成装置において、前記使用量情報が、前記転写材の印字枚数と印字量の積で表現される耐久劣化状態を表す指標値である、ことを特徴とする。
【００４０】
請求項５に係る発明は、請求項４に記載の画像形成装置において、前記指標値はあらかじめ設定した過去の一定枚数における値である、ことを特徴とする。
【００４１】
請求項６に係る発明は、請求項２に記載の画像形成装置において、前記使用量情報が、使用に供された複数種の転写材のそれぞれの印字量又は連続印字枚数、及び連続印字枚数の印字履歴に関する印字量情報である、ことを特徴とする。
【００４２】
請求項７に係る発明は、請求項６に記載の画像形成装置において、前記印字量情報が、前記露光手段によって前記感光体を露光している時間又は露光していない時間のいずれか一方の時間をカウントしたカウント値情報である、ことを特徴とする。
【００４３】
請求項８に係る発明は、請求項６に記載の画像形成装置において、前記印字量情報が、前記露光手段に入力される画像信号によって印字されるドット数をカウントしたカウント値情報である、ことを特徴とする。
【００４４】
請求項９に係る発明は、請求項６に記載の画像形成装置において、前記印字量情報が、トナー消費量情報である、ことを特徴とする。
【００４５】
請求項１０に係る発明は、請求項９に記載の画像形成装置において、前記現像手段が、現像剤残量検知手段を有し、前記現像剤残量検知手段によって前記トナー消費量情報を取得する、ことを特徴とする。
【００４６】
請求項１１に係る発明は、請求項２ないし１０のいずれか１項に記載の画像形成装置において、前記バイアス印加条件が、前記転写手段に印加するバイアスのバイアス印加条件であって、前記転写手段に対して正規の極性とは逆のバイアスを印加することである、ことを特徴とする。
【００４７】
請求項１２に係る発明は、請求項１１に記載の画像形成装置において、前記転写手段に対して正規の極性とは逆のバイアスを印加する際に、正規の極性とは逆の極性の電荷を帯びた現像剤を、前記転写材を担持搬送する転写材担持体又は前記中間転写体に転写させる、ことを特徴とする。
【００４８】
請求項１３に係る発明は、請求項１１又は１２に記載の画像形成装置において、動作モードとして、印字後において、前記転写手段に正規の極性とは逆のバイアスを印加する時間を設ける、ことを特徴とする。
【００４９】
請求項１４に係る発明は、請求項２ないし１３のいずれか１項に記載の画像形成装置において、前記バイアス印加条件が、前記現像手段に印加するバイアスのバイアス印加条件である、ことを特徴とする。
【００５０】
請求項１５に係る発明は、請求項１４に記載の画像形成装置において、前記動作モードとして、印字後において、前記現像手段に印加するバイアス印加条件を変更して前記現像手段に印加する時間を設ける、ことを特徴とする。
【００５１】
請求項１６に係る発明は、請求項２ないし１５のいずれか１項に記載の画像形成装置において、前記バイアス印加条件が、前記帯電手段に印加するバイアスのバイアス印加条件である、ことを特徴とする。
【００５２】
請求項１７に係る発明は、請求項１６に記載の画像形成装置において、前記動作モードとして、印字後において、前記帯電手段に印加するバイアス印加条件を変更して前記帯電手段に印加する時間を設ける、ことを特徴とする。
【００５３】
請求項１８に係る発明は、請求項１ないし１７のいずれか１項に記載の画像形成装置において、前記帯電手段が、前記感光体表面に接触するように配置された導電性の接触帯電部材を有する、ことを特徴とする。
【００５４】
請求項１９に係る発明は、請求項１８に記載の画像形成装置において、前記感光体は表面に電荷注入層を有し、前記感光体表面に前記接触帯電部材を接触させて帯電バイアスを印加することにより、前記感光体表面を帯電させる、ことを特徴とする。
【００５５】
請求項２０に係る発明は、請求項１８又は１９に記載の画像形成装置において、前記接触帯電部材が、磁性粒子と、前記磁性粒子を表面に担持して前記感光体に接触させる磁性粒子担持体とを有する、ことを特徴とする。
【００５６】
請求項２１に係る発明は、請求項１８又は１９に記載の画像形成装置において、前記接触帯電部材が、導電性繊維ブラシによって形成されている、ことを特徴とする。
【００５７】
請求項２２に係る発明は、請求項１８又は１９に記載の画像形成装置において、前記接触帯電部材が、導電性ゴムローラによって形成されている、ことを特徴とする。
【００５８】
請求項２３に係る発明は、請求項１２ないし２２のいずれか１項に記載の画像形成装置において、前記正規の極性とは逆の極性の電荷を帯びた現像剤は、前記接触帯電部材に付着又は混入した現像剤である、ことを特徴とする。
【００５９】
請求項２４に係る発明は、請求項１２ないし２３のいずれか１項に記載の画像形成装置において、前記正規の極性とは逆の極性の電荷を帯びた現像剤を、前記現像手段で回収する回収手段を有し、前記回収手段は、前記感光体表面の帯電電位と現像バイアスとの電位差を変化させる、ことを特徴とする。
【００６０】
請求項２５に係る発明は、請求項２４に記載の画像形成装置において、前記回収手段は、前記電位差を大きくする、ことを特徴とする。
【００６１】
請求項２６に係る発明は、請求項１８ないし２５のいずれか１項に記載の画像形成装置において、前記接触帯電部材で回収した現像剤を前記接触帯電部材から前記感光体上に戻すために、前記接触帯電部材に対して画像形成時とは異なる現像剤戻しバイアスを印加する、ことを特徴とする。
【００６２】
請求項２７に係る発明は、請求項１８ないし２６のいずれか１項に記載の画像形成装置において、前記接触帯電部材に印加される帯電バイアスが、直流バイアス、又は直流バイアスに交流バイアスを重畳した重畳バイアスである、ことを特徴とする。
【００６３】
請求項２８に係る発明は、請求項２７に記載の画像形成装置において、前記現像剤戻しバイアスは、現像バイアスに対して、交流バイアスの振幅を変化させる、ことを特徴とする。
【００６４】
請求項２９に係る発明は、請求項２７に記載の画像形成装置において、前記現像剤戻しバイアスは、現像バイアスに対して、交流バイアスの波形を変化させる、ことを特徴とする。
【００６５】
請求項３０に係る発明は、請求項１ないし２９のいずれか１項に記載の画像形成装置において、印字に供される転写材に応じてプロセススピードを変更する、ことを特徴とする。
【００６６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図面において同一の符号を付したものは、同一の構成又は作用をなすものであり、これらについての重複説明は適宜省略した。
【００６７】
＜実施の形態１＞
（１）画像形成装置全体の概要
本発明に係る画像形成装置は、帯電手段（後述の帯電装置２や補助帯電装置１２）又は現像手段（後述の現像装置４）を使用量情報に応じて浄化するための動作モードであって、印字（画像形成）に必要な動作以外の、現像手段と帯電部材と転写手段のバイアス印加条件のうちの少なくとも１つを変更する動作モードを有することを特徴としている。
【００６８】
図１に、本発明に係る画像形成装置の一例として、本実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す。本実施の形態の画像形成装置は、電子写真方式、転写方式、電荷注入帯電方式、クリーナレス方式のレーザビームプリンタ（以下「画像形成装置」という。）である。
【００６９】
同図に示す画像形成装置は、画像形成装置本体（不図示）の内側に、像担持体としてドラム型の感光体（以下「感光ドラム」という。）１を備えている。本実施の形態の感光ドラム１は負帯電性・電荷注入帯電性のＯＰＣ感光体（有機光導電性感光体）であり、軸（不図示）を中心に矢印ａ方向に１５０ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピード（周速度）で回転駆動される。
【００７０】
感光ドラム１の周囲には、その回転方向に沿ってほぼ順に、帯電装置（帯電手段）２、露光装置（露光手段）３、現像装置（現像手段）４、転写装置（転写手段）５、補助帯電装置（帯電手段）１２が配設されている。
【００７１】
また、転写材Ｐの搬送方向の上流側から順に、給紙カセット６、給紙ローラ７、搬送ローラ８、シートパス９，１０、定着装置（定着手段）１１が配設されている。
【００７２】
帯電装置２は、感光ドラム１表面（外周面）を所定の極性・電位に一様に帯電処理する接触帯電装置である。本実施の形態では、磁気ブラシ帯電装置を使用している。回転中の感光ドラム１表面は、この磁気ブラシ帯電装置により、電荷注入帯電方式でほぼ−７００Ｖに一様に帯電処理される。
【００７３】
露光装置３は、画像情報露光手段としてのレーザビームスキャナである。この露光装置３は、半導体レーザ、ポリゴンミラー、Ｆ−θレンズ等（いずれも不図示）を有している。露光装置３は、ＣＣＤ等の光電変換素子を有する原稿読み取り装置、コンピュータ、ワードプロセッサ等（いずれも不図示）のホスト装置から入力される信号（目的の画像情報の時系列電気デジタル画像信号）に対応して変調されたレーザ光Ｌを射出して、このレーザ光Ｌにより、帯電後の感光ドラム１表面を走査露光する。このレーザ光Ｌの走査露光により、感光ドラム１表面は、目的の画像情報に対応した静電潜像が形成される。
【００７４】
現像装置４は、本実施の形態では、重合法で作製した、転写残トナーの少ない高離型性の球形トナーと、磁性キャリヤとを混合した現像剤による二成分接触現像方式の現像装置を用いている。そして、感光ドラム１表面の静電潜像をトナー像として反転現像している。
【００７５】
転写装置５は、感光ドラム１の下方に配置されている。転写装置５は、本実施の形態では、転写ベルトタイプのものであり、無端状の転写ベルト５ａと、駆動ローラ５ｂと、従動ローラ５ｃと、転写ブレード５ｄとを有している。転写ベルト５ａは、例えば、膜厚７５μｍのポリイミドのベルトによって形成されていて、駆動ローラ５ｂと従動ローラ５ｃとの間に張設されている。感光ドラム１の矢印ａ方向の回転に対して、矢印ｄ方向に回転する。転写ベルト５ａの周速度は、感光ドラム１のそれとほぼ同じに設定されている。転写ブレード５ｄは、転写ベルト５ａの内側に配設された導電性ブレードであり、転写ベルト５ａの上行側ベルト部分を感光ドラム１の下部に当接させて転写部位としての転写ニップ部Ｔを形成している。
【００７６】
給紙カセット６は、紙等の転写材Ｐを積載収納している。給紙ローラ７の駆動により給紙カセット６内の転写材Ｐが１枚ずつ分離給紙され、搬送ローラ８等を含むシートパス９を通って所定の制御タイミングにて転写ニップ部Ｔに給送される。
【００７７】
転写ニップ部Ｔに給送された転写材Ｐは、感光ドラム１と転写ベルト５ａの間を挟持搬送され、その間、転写ブレード５ｄに転写バイアス印加電源Ｅ５から所定の転写バイアスが印加されて、転写材Ｐの裏面からトナーと逆極性の帯電がなされる。これにより、転写ニップ部Ｔを通る転写材Ｐの表面側に、感光ドラム１上のトナー像が順次に静電転写されていく。なお転写ベルト５ａに付着した不要なトナーや紙粉は、転写ベルトクリーニング装置５ｅによって除去されるようになっている。
【００７８】
トナー像転写後の転写材Ｐは、感光ドラム１表面から順次に分離されてシートパス１０を通って定着装置（例えば熱ローラ定着装置）１１に搬送される。転写材Ｐは、ここで、加熱・加圧されて表面にトナー像が定着される。これにより、画像形成が完了する。
【００７９】
図１に示す画像形成装置は、前述のように、クリーナレス方式を採用しており、転写ニップ部Ｔで転写材Ｐに転写されずに感光ドラム１表面に残ったトナー（転写残トナー）を除去する専用のクリーナは有していない。転写残トナーは、後述するように、引き続く感光ドラム１の回転で帯電装置２の位置に至り、感光ドラム１に接触している接触帯電部材としての磁気ブラシ部に一時的に回収され、その回収トナーが再び感光ドラム１表面に吐き出されて最終的に現像装置４によって回収される。転写残トナーが除去された感光ドラム１は繰り返して画像形成に供される。
【００８０】
補助帯電装置１２は、感光ドラム１の回転方向に沿っての転写装置５の下流側でかつ帯電装置２の上流側において、感光ドラム１表面に当接されている。補助帯電装置１２は、本実施の形態では、導電性ブラシによって形成されている。補助帯電装置１２には、ＡＣバイアス、帯電と逆極性のＤＣバイアス、又はＡＣバイアスを重畳した帯電と逆極性のＤＣバイアスを印加される。補助帯電装置１２は、帯電装置２による帯電直前の感光ドラム表面電位をならすとともに、転写残トナーを除電又は感光ドラム１の帯電と逆極性に帯電して、帯電装置２の磁気ブラシ部での回収を容易にする。
【００８１】
（２）現像装置
図２は、本実施の形態で使用した現像装置４の拡大縦断面である。静電潜像の現像方法としては、トナー粒子に対して磁性のキャリヤを混合した二成分現像剤を用いた。この現像剤を磁気力によって搬送し感光ドラム１に対して接触状態で現像する方法（二成分接触現像）を使用している。
【００８２】
本実施の形態における現像装置４は、重合法で作製した高離型性球形非磁性トナーと磁性キャリヤ（現像用磁性粒子、現像キャリヤ）を混合したものを現像剤として用い、この現像剤を現像剤担持体に磁気力によって磁気ブラシ層とし保持させて現像部に搬送し感光ドラム１表面に接触させて静電潜像をトナー像として現像する二成分磁気ブラシ接触現像方式の反転現像装置である。
【００８３】
図２に示す現像装置４は、現像容器４ａ、現像剤担持体としての現像スリーブ４ｂ、この現像スリーブ４ｂ内に固定配置された磁界発生手段としての磁石（マグネットローラ）４ｃ、現像スリーブ４ｂ表面に現像剤の薄層を形成するための現像剤層厚規制ブレード４ｄ、現像剤攪拌搬送スクリュー４ｅ、現像剤容器４ａ内に収容した二成分の現像剤４ｆを有している。上述のように、二成分の現像剤４ｆは、非磁性トナーｔと現像キャリヤｃとを混合したものである。なお、この現像剤４ｆには、適宜外添剤が加えられている。
【００８４】
現像スリーブ４ｂは少なくとも現像時においては、感光ドラム１に対し最近接距離（隙間）が約５００μｍになるように配置されている。この現像スリーブ４ｂの外面に担持させた現像剤磁気ブラシ薄層４ｈが感光ドラム１表面に接触するように設定されている。この現像剤磁気ブラシ薄層４ｈと感光ドラム１との接触ニップ部ｍが現像領域（現像部）である。
【００８５】
現像スリーブ４ｂは内部のマグネットローラ４ｃの外回りを矢印方向（反時計回り）に所定の回転速度で駆動される。これにより、現像容器４ａ内において現像スリーブ４ｂの外周面に、マグネットローラ４ｃの磁力により現像剤４ｆの磁気ブラシ（現像剤磁気ブラシ）が形成される。その現像剤磁気ブラシは、現像スリーブ４ｂの回転とともに搬送され、現像剤層厚規制ブレード４ｄにより層厚規制を受けて所定層厚の現像剤磁気ブラシ薄層４ｈとして現像容器４ａ外に持ち出されて現像部ｍへ搬送され、感光ドラム１表面に接触して、引き続く現像スリーブ４ｂの回転で再び現像容器４ａ内に戻し搬送される。
【００８６】
現像スリーブ４ｂには現像バイアス印加電源Ｅ４により、ＤＣ成分とＡＣ成分とが重畳された所定の現像バイアスが印加される。本実施の形態での現像特性は、感光ドラム１の帯電電位と現像バイアスのＤＣ成分値の差が２００Ｖ以下の場合には、かぶりが生じ、３５０Ｖ以上であると現像キャリヤｃの感光ドラム１への付着が生じた。
【００８７】
現像容器４ａ内の現像剤４ｆ（ｔ＋ｃ）のトナー濃度（現像キャリヤｃとの混合割合）は、トナーが静電潜像の現像に消費されて逐次消費されていくので、逐次低下していく。現像容器４ａ内の現像剤４ｆのトナー濃度は、検知手段（不図示）により検知されて所定の許容下限濃度まで低下すると、トナー補給部４ｇから現像容器４ａ内の現像剤４ｆにトナーｔの補給がなされて現像容器４ａ内の現像剤４ｆのトナー濃度を常に所定の許容範囲内に保つようにトナー補給制御される。
【００８８】
（３）感光ドラム
本実施の形態の感光ドラム１は前述したように負帯電性・電荷注入性のドラム型のＯＰＣ感光体である。図３に、感光ドラム１の層構成を模式的に示す。なお、同図において下方が内側であり、上方が外側である。
【００８９】
感光ドラム１は、直径３０ｍｍのアルミニウム製のドラム基体１ａ上に以下の第１層〜第５層の機能層を下から順に設けたものである。
【００９０】
第１層：下引き層１ｂであり、アルミニウムのドラム基体１ａの欠陥などをならすため、またレーザ露光の反射によるモアレの発生を防止するために設けられている厚さ約２０μｍの導電層である。
【００９１】
第２層：正電荷注入防止層１ｃであり、アルミニウムのドラム基体１ａから注入された正電荷が感光体表面に帯電された負電荷を打ち消すのを防止する役割を果たし、アミラン樹脂とメトキシメチル化ナイロンによって１０^６Ω・ｃｍ程度に、抵抗調整された厚さ約１μｍの中抵抗層である。
【００９２】
第３層：電荷発生層１ｄであり、ジスアゾ系の顔料を樹脂に分散させた厚さ約０．３μｍの層であり、レーザ露光を受けることによって正負の電荷対を発生する。
【００９３】
第４層：電荷輸送層１ｅであり、ポリカーボネイト樹脂にヒドラゾンを分散させたものであり、Ｐ型半導体である。したがって、感光体表面に帯電された負電荷はこの層を移動することはできず、電荷発生層１ｄで発生した正電荷のみを感光体表面に輸送することができる。
【００９４】
第５層：電荷注入層１ｆであり、バインダーとしての光硬化性のアクリル樹脂に光透過性の導電フィラーをドーピングして低抵抗化（導電化）した粒径０．０３μｍの酸化スズＳｎＯ_２の超微粒子を樹脂に対して７０重量パーセント分散させた材料の約３μｍの塗工層である。この電荷注入層１ｆの電気抵抗値は、充分な帯電性を有し、かつ画像流れを起こさない条件である１×１０^１０〜１×１０^１４Ω・ｃｍである必要がある。本実施の形態では、表面抵抗が１×１０^１１Ω・ｃｍの感光ドラム１を用いた。
【００９５】
（４）磁気ブラシ帯電装置
図４は、磁気ブラシ帯電装置２の拡大縦断面を模式的に示す図である。本実施の形態の磁気ブラシ帯電装置２は、大きく分けて、接触帯電部材としての磁気ブラシ帯電器２Ａ、この磁気ブラシ帯電器２Ａと導電性の磁性粒子（帯電キャリヤ）２ｄを収容する容器（ハウジング）２Ｂ、磁気ブラシ帯電器２Ａに帯電バイアスを印加する帯電バイアス印加電源Ｅ２等からなる。
【００９６】
磁気ブラシ帯電器２Ａは、本実施の形態のものはスリーブ回転タイプであり、マグネットロール（磁石）２ａと、このマグネットロール２ａに外嵌させた磁性粒子担持体としての非磁性ステンレス製のスリーブ（電極スリーブ、導電スリーブ、帯電スリーブなどと称される）２ｂと、このスリーブ２ｂの外周面にスリーブ内部のマグネットロール２ａの磁気力で磁気拘束させて形成保持させた磁性粒子２ｄの磁気ブラシ部２ｃとからなる。
【００９７】
マグネットロール２ａは非回転の固定部材であり、スリーブ２ｂはこのマグネットロール１２の外回りを矢印ｂ方向に駆動系（不図示）により所定の周速度、本実施の形態では２２５ｍｍ／ｓｅｃの周速度で回転駆動される。また、スリーブ２ｂは感光ドラム１に対してスペーサコロなどの手段によって５００μｍ程度の隙間を保たせて配設してある。容器２Ｂには、磁性ブラシ層厚規制ブレード２ｅが取り付けられている。この磁性ブラシ層厚規制ブレード２ｅは、非磁性ステンレス製のブレードであり、スリーブ２ｂ表面とのギャップが９００μｍになるように配置されている。
【００９８】
容器２Ｂ内の磁性粒子２ｄはその一部がスリーブ２ｂ外周面にスリーブ内部のマグネットロール２ａの磁気力で磁気拘束されて磁気ブラシ部２ｃとして保持される。磁気ブラシ部２ｃはスリーブ２ｂの回転駆動に伴い、スリーブ２ｂに伴ってスリーブ２ｂと同方向に回転する。このとき磁気ブラシ部２ｃの層厚は、磁性ブラシ層厚規制ブレード２ｅにより均一厚さに規制させる。磁気ブラシ部２ｃの規制後の層厚は、スリーブ２ｂと感光ドラム１との対向隙間部の間隔より大きくなるように設定されているので、磁気ブラシ部２ｃはスリーブ２ｂと感光ドラム１との対向部において感光ドラム１に対して所定幅の接触ニップ部を形成して接触する。この接触ニップ部が帯電ニップ部Ｎである。したがって、感光ドラム１は、帯電ニップ部Ｎにおいて磁気ブラシ帯電器２Ａのスリーブ２ｂの回転に伴って回転する磁気ブラシ部２ｃで摺擦される。この場合、帯電ニップ部Ｎにおいて感光ドラム１の移動方向と磁気ブラシ部２ｃの移動方向は逆方向となり、相対移動速度は速くなる。
【００９９】
スリーブ２ｂと磁気ブラシ層厚規制ブレード２ｅには帯電バイアス印加電源Ｅ２から所定の帯電バイアスが印加される。感光ドラム１が回転駆動され、磁気ブラシ帯電器２Ａのスリーブ２ｂが回転駆動され、帯電バイアス印加電源Ｅ２から所定の帯電バイアスが印加されることで、感光ドラム１表面が、本実施の形態の場合は注入帯電方式で所定の極性・電位に一様に接触帯電処理される。
【０１００】
スリーブ２ｂ内に固定配置されているマグネットロール２ａは、スリーブ２ｂと感光ドラム１の最近接位置ｃとの角度θを感光ドラム回転方向上流側２０°から下流側１０°の範囲に入るようにすることが望ましく、上流側１５°〜０°であればさらによい。それより下流だと主極位置に磁性粒子２ｄが引き付けられ、帯電ニップ部Ｎの感光ドラム回転方向下流側に磁性粒子２ｄの滞留が発生しやすくなる。これに対して、上流すぎると、帯電ニップ部Ｎを通過した磁性粒子２ｄの搬送性が悪くなり、滞留が発生しやすくなる。また、帯電ニップ部Ｎに磁極がない場合は、磁性粒子２ｄに作用するスリーブ２ｂへの拘束力が弱くなり、磁性粒子２ｄが感光ドラム１に付着しやすくなるのは明らかである。ここで述べている帯電ニップ部Ｎは、帯電時に磁性ブラシ部２ｃの磁性粒子２ｄが感光ドラム１と接触している領域を示す。本実施の形態では、上流側１０°の位置に約９００Ｇの磁極を配置した。
【０１０１】
磁気ブラシ部２ｃを構成する磁性粒子２ｄは、本実施の形態では、焼結した強磁性体（フェライト）を還元処理をしたものを用いたが、他に樹脂と強磁性体粉を混練して粒子状に成形したもの、又はこれに抵抗値調節のために導電性カーボン等を混ぜたものや、表面処理を行ったものも同様に用いることができる。磁気ブラシ部の磁性粒子２ｄは、感光ドラム１表面のトラップ準位に電荷を良好に注入する役割と、感光ドラム１上に生じたピンホールなどの欠陥に帯電電流が集中してしまうことに起因して生じる帯電部材及び感光体の通電破壊を防止する役割を兼ね備えていなければならない。したがって、磁気ブラシ帯電器２Ａの電気抵抗値は、１×１０^４Ω〜１×１０^９Ωであることが好ましく、特には１×１０^４〜１×１０^７Ωであることが好ましい。磁気ブラシ帯電器２Ａの電気抵抗値が１×１０^４Ω未満ではピンホールリークが生じやすくなる傾向があり、逆に１×１０^９Ωを超えると良好な電荷の注入がしにくくなる傾向にある。また、抵抗値を上述の範囲内に制御するためには、磁性粒子２ｄの体積抵抗値は１×１０^４〜１×１０^９Ω・ｃｍであることが望ましく、特には１×１０^４〜１×１０^７Ω・ｃｍであることがより好ましい。
【０１０２】
本実施の形態で用いた磁気ブラシ帯電器２Ａの電気抵抗値は、１×１０^６Ω・ｃｍであり、帯電バイアスのＤＣ成分として−７００Ｖを印加することで、感光ドラム１の表面電位も、−７００Ｖとなった。
【０１０３】
磁性粒子２ｄの体積抵抗値は、図５に略図を示す測定装置によって測定した。すなわち、セルＡに磁性体粒子２ｄを充填し、この充填磁性粒子２ｄに接するように主電極１７及び上部電極１８を配し、これら電極１７，１８間に定電圧電源２２から電圧を印加し、そのとき流れる電流を電流計２０で測定することにより求めた。同図中の符号１９は絶縁物、２１は電圧計、２４はガイドリングを示す。その測定条件は、温度２３℃、湿度６５％の環境において、充填された磁性粒子２ｄのセルＡとの接触面積Ｓ＝２ｃｍ^２、厚みｄ＝１ｍｍ、上部電極１８の荷重１０ｋｇ、印加電圧１００Ｖである。
【０１０４】
磁性粒子２ｄの平均粒径及び粒度分布測定におけるピークは５〜１００μｍの範囲にあることが、粒子表面の汚染による帯電劣化防止、及び磁性粒子２ｄの感光ドラム１表面への付着防止の観点から好ましい。磁性粒子２ｄの平均粒径は、水平方向最大弦長で示し、測定法は顕微鏡法により磁性粒子３００個以上をランダムに選び、その径を実測して算術平均をとる。
【０１０５】
帯電バイアスは、帯電バイアス印加電源Ｅ２によってスリーブ２ｂと規制ブレード２ｅに印加される。本実施の形態ではＤＣ成分にＡＣ成分が重畳されているバイアス（重畳バイアス）を用いている。
【０１０６】
帯電ニップ部Ｎにおける、磁気ブラシ帯電器２Ａの磁気ブラシ部２ｃによる感光ドラム１表面の摺擦と、磁気ブラシ帯電器２Ａへの帯電バイアスの印加により、磁気ブラシ部２ｃを構成している帯電用の磁性粒子２ｄから電荷が感光ドラム１上に与えられ、感光ドラム１表面が所定の極性・電位に一様に接触帯電される。本実施の形態の場合は前述したように、感光ドラム１はその表面に電荷注入層を有しているので、電荷注入帯電により感光ドラム１の帯電処理がなされる。すなわち、感光ドラム１表面が帯電バイアス（ＤＣ＋ＡＣ）のＤＣ成分に対応した電位に帯電される。スリーブ２ｂは回転速度が速いほど帯電均一性が良好になる傾向にある。
【０１０７】
磁気ブラシ帯電器２Ａによる感光ドラム１の電荷注入帯電は、図６の等価回路に示すような、抵抗ＲとコンデンサＣの直列回路とみなすことができる。このような回路の場合、抵抗値をｒ、感光体の静電容量をＣｐ、印加電圧をＶ０、帯電時間（感光ドラム表面のある点が帯電ニップ部Ｎを通過する時間）をＴ０とすると、感光ドラムの表面電位Ｖｄは次式（１）で表わされる。
【０１０８】
Ｖｄ＝Ｖ０（１−ｅｘｐ（Ｔ０／（Ｃｐ・ｒ）））……（１）
帯電バイアス（ＤＣ＋ＡＣ）において、ＤＣ成分は必要とされる感光ドラム１の表面電位と同値、本実施の形態では−７００Ｖとした。
【０１０９】
画像形成時（作像時）におけるＡＣ成分は、そのピーク間電圧Ｖｐｐが小さい場合、帯電均一性、電位収束性の効果が薄く、逆に大きすぎる場合では、磁性粒子２ｄの滞留や感光ドラム１への付着レベルが悪化する。またそのピーク間電圧Ｖｐｐの上下限は、通紙耐久継続時には、転写残トナーの混入量や、磁性粒子２ｄの劣化状態、あるいは外部の環境次第で変化する。すなわち、トナー混入量が多い場合や、長期にわたる通紙耐久により磁性粒子２ｄにトナーや外添剤が付着して劣化した場合、外部環境が低湿度である場合などには、磁性粒子２ｄの抵抗値が上昇しているため、適正な帯電を行うためにはＶｐｐを大きくし、電流量を増やすことが必要となる。しかしながら、Ｖｐｐを大きくした場合の弊害として考えられる磁性粒子２ｄの感光ドラム１への付着レベルは逆に抵抗値が大きいほど減少する傾向にある。これは磁性粒子２ｄに注入される電荷量が大きいほど、帯電バイアスと感光ドラム１との電位差の影響を受けやすく、より付着されやすくなるためである。したがって、逆に抵抗値が低い場合は磁性粒子２ｄの付着は増加する傾向にあるが、その分、Ｖｐｐを小さめに設定しても帯電には十分な電流量が得られる。
【０１１０】
周波数は１００Ｈｚ以上５０００Ｈｚ以下、特に５００Ｈｚ以上２０００Ｈｚ以下が好ましい。それ以下では、磁性粒子２ｄの感光ドラム１への付着悪化や、帯電均一性、電位の立ち上がり性向上の効果が薄くなり、それ以上でも帯電均一性、電位の立ち上がり性向上の効果が得られにくくなる。ＡＣの波形は、矩形波、三角波、ｓｉｎ波などがよい。
【０１１１】
（５）補助帯電装置
一般に、トナー像転写後の感光ドラム表面に残留する転写残トナーは、前画像をそのまま残した形で存在するため、そのまま帯電装置２を通過した場合、前画像部分のみ帯電電位が低下したり、次の画像形成のための露光を遮断したりする。このため、そのままの形で次の現像工程に影響を及ぼして、次の画像上で前画像部分が薄くなったり濃く現われたりといった現象、いわゆるゴースト現象が発生する。
【０１１２】
そこで、感光ドラムの回転に伴い帯電領域に到達した転写残トナーを接触帯電部材に取り込み、前画像の履歴を消してしまうことが必要となる。このとき、直流電圧を接触帯電部材に印加するのみでは接触帯電部材へのトナーの取り込みは十分に行われないが、交番電圧を接触帯電部材に印加すると感光ドラム−接触帯電部材間の電界による振動効果によって、比較的、接触帯電部材へのトナーの取り込みが行われやすい。
【０１１３】
しかしながら、帯電領域に到達した転写残トナーの帯電量によっては、接触帯電部材への転写残トナーの取り込みが非常に困難な場合が生じる。つまり転写残トナーが帯電しているため、接触帯電部材と感光ドラムとの間の電位差や、トナーと感光ドラムとの間の付着力により取り込み性が悪くなる場合がある。
【０１１４】
すなわち接触帯電部材に対する印加電圧に対し、例えば磁気ブラシ帯電器２Ａの場合、磁気ブラシ部２ｃと感光ドラム１との接触部にも数ｍｍの幅があり接触部通過初期には電荷注入が不十分であるため、そこに磁気ブラシ帯電器２Ａと感光ドラム１との間の電位差が生じている。仮に磁気ブラシ帯電器２ＡのＶｄｃを−７００Ｖと設定した場合、接触部通過初期の感光ドラム１の表面電位はいわゆる転写通過後電位であり、各種設定条件によって異なるが、前画像の露光部が−３５０Ｖ程度であるとすると、この場合、露光部は３５０Ｖの電位差が生じている。一般に転写残トナーの保持電荷は正負ともに存在するが、正帯電トナーはマイナス側の磁気ブラシ帯電器２Ａ方向へ取り込まれやすく、負帯電トナーは取り込まれにくくなる。また、転写残トナーの帯電量が極端に大きい場合や小粒径の場合、感光ドラム１との付着力が強く、感光ドラム１上に残ってしまう。したがって、本来、負帯電性のトナーではあるが転写残トナーは正帯電されていることが望ましい。ただし、正帯電されていなくても、帯電量の絶対値が十分小さければ、磁気ブラシ部２ｃによって機械的にかきとられる効果は期待できる。
【０１１５】
実際、転写残トナーは、転写ニップ部Ｔ通過時の剥離放電等により、帯電極性が反転してしまうことも多いが、転写効率が同じであっても転写電流によって転写残トナーの帯電量分布は大きく異なり、各種設定条件次第で負帯電トナーの比率が多い場合がある。また長期にわたり使用すると現像剤自体、外添剤の遊離や埋め込みにより転写効率が低下してくることがあるため、負帯電のまま感光ドラム１上に残るトナー比率も増えてくる。このため、転写電流を強めたり、転写残トナーを反対極性に帯電させる手段を持ったりすることが好ましい。
【０１１６】
そこで、感光ドラム１の回転方向に沿っての転写装置５の下流側でかつ磁気ブラシ帯電器２Ａの上流側に、補助帯電装置１２を配設した。この補助帯電装置１２は、補助帯電部材としての帯電ブラシ（導電性繊維ブラシ）１２ａと、これに電圧を印加する補助帯電バイアス印加電源Ｅ６とを有している。帯電ブラシ１２ａは、導電性繊維のレーヨンを、毛足の長さが６ｍｍとなるように形成したものであり、感光ドラム１表面に当接配置されている。この帯電ブラシ１２ａには、上述の補助帯電バイアス印加電源Ｅ６によって、帯電極性とは逆のプラス５００Ｖの直流電圧を印加した。この帯電ブラシ１２ａは、プラスのバイアスが印加されていることにより、負極性の転写残トナーは一時的にこの帯電ブラシ１２ａ内に捕獲され、除電された後、再び感光ドラム１上へ送りだされる。この際、ブラシ表面にトナーが蓄積してくると、転写残トナーの保持量の限界に達し、除電されたトナーから次々と感光ドラム１上へと戻される。したがって、磁気ブラシ帯電器２Ａと感光ドラム１との接触部である帯電ニップ部Ｎに侵入するトナーは、帯電極性と逆極性のもの、若しくは除電されて帯電量の低いものに限られ、磁気ブラシ帯電器２Ａにほぼ回収されることになる。この時点で前画像の履歴は失われ、ゴーストが発生する直接的要因が除去される。なお、帯電ブラシ１２に代えて、導電性のゴムローラを使用することもできる。
【０１１７】
（６）転写残トナーの磁気ブラシ帯電器からの吐き出し等
本実施の形態の画像形成装置は、クリーナレス方式であるから、転写材Ｐに対するトナー像転写後に感光ドラム１表面に残留したトナー（転写残トナー）は、感光ドラム１の帯電ニップ部Ｎに持ち運ばれて磁気ブラシ帯電器２Ａの磁気ブラシ部２ｃに混入して一時的に回収される。感光ドラム１上の転写残トナーは転写時の剥離放電などにより、極性が正のものと負のものが混在していることが多い。この極性が混在した転写残トナーが磁気ブラシ帯電器２Ａに至って磁気ブラシ部２ｃ内に混入して一時的に回収される。この転写残トナーの磁気ブラシ部２ｃへの取り込みは、磁気ブラシ帯電器２ＡにＡＣ成分を印加することで、磁気ブラシ帯電器２Ａと感光ドラム１との間の振動電界効果によってより効果的に行わせることができる。
【０１１８】
そして、磁気ブラシ部２ｃ内に取り込まれた転写残トナーは極性が理想的には負に帯電されて感光ドラム１上に吐き出される。極性が揃えられて感光ドラム１上に吐き出された転写残トナーは現像部ｍに至って現像装置４の現像現像スリーブ４ｂにより現像時のかぶり取り電界によって現像同時クリーニングで回収される。この転写残トナーの現像同時回収は、回転方向の画像領域が、感光ドラム１の周長よりも長い場合には、その他の帯電、露光、現像、転写といった画像形成工程と同時進行で行われる。これにより転写残トナーは現像装置４内に回収されて次工程以後も用いられるため、廃トナーをなくすことができる。
【０１１９】
現像剤のトナーｔとして重合法で作製した高離型性球形トナーを用いることで、転写残トナーの発生量を少なくすることができ、また、磁気ブラシ帯電器２Ａから吐き出されたトナーの現像装置４への回収性を向上させることができる。二成分接触現像方式の現像装置４を用いることでも磁気ブラシ帯電器２Ａから吐き出されたトナーの現像装置４への回収性を向上させている。ここで、通常、トナーは電気抵抗が比較的高いので、磁気ブラシ帯電器２Ａの磁気ブラシ部２ｃにそのようなトナー粒子が混入することは磁気ブラシ部２ｃの電気抵抗を上昇させて帯電能を低下させる原因となり、混入トナー量が比較的多い場合は、非画像形成時に大量のトナーを吐き出させることで、良好な帯電を維持することができる。
【０１２０】
ここで、上述の磁気ブラシ帯電器２Ａからのトナーの吐き出し回収を積極的に行うことで、磁気ブラシ帯電器２Ａの寿命をより延ばすことが可能である。以下にその詳細を述べる。
【０１２１】
（Ａ）正規極性の吐き出し回収
ここでトナー吐き出しについてまず、反転トナーの影響を考慮しない場合の従来の構成を簡単に説明する。
【０１２２】
磁気ブラシ部２ｃにトナーが混入した場合、それの電気抵抗は次第に大きくなっていくため、帯電ニップ部Ｎ通過中に充分な電荷の移動が行われず、帯電ニップ部Ｎ通過後の感光ドラム１の表面電位は印加電圧より小さくなってしまう。以下、感光ドラム１表面電位と印加電圧との電位差をΔＶとする。磁気ブラシ帯電器２Ａに取り込まれたトナーが導電性の磁性粒子（帯電キャリヤ）２ｄとの接触により、感光ドラム１表面電位と同極の電荷を付与されている場合、電位差ΔＶによって発生する電界により混入トナーは磁気ブラシ部２ｃ中から感光ドラム１表面に吐き出される。特開平９−９６９４９号公報などに開示されるように、この現象を利用した、非画像形成時（非作像時）に帯電バイアスのＡＣ成分（交流成分）の振幅Ｖｐｐを減少させたり、ＡＣ成分の印加を停止させることで電位差ΔＶを大きくし、積極的にトナーを吐き出させて磁気ブラシ帯電器２Ａの電気抵抗上昇を抑えている。
【０１２３】
上述の非画像形成時の吐き出しとしては、紙間（先行する転写材Ｐの後端とこれに後続する転写材Ｐの先端との間）や画像形成終了後の後回転などで行うことで、長期の使用において磁気ブラシ部２ｃ中の混入トナー量を一定以下に保つことが可能となる。また、印字枚数（画像形成枚数，耐久枚数，通紙枚数）や、印字量による制御が提案されている。
【０１２４】
しかしながら、これらの効果も印字枚数がさらに多くなると、磁気ブラシ帯電器２Ａの磁性粒子２ｄは、現像剤に含まれる外添剤等の付着により抵抗値が上昇し、帯電不良の原因となるとともに、混入してくるトナーも前述のように、必ずしも理想的に正規極性の帯電状態に維持制御しきれない。特に転写材Ｐとして厚紙を用いた場合には反転トナーの影響が顕著であり、比較的早い段階から画像不良の原因となった。したがって、あらゆる転写材Ｐに対応してより長期にわたり安定して高画質を維持し、寿命を延ばすためにはさらなる改良が必要である。本発明は、厚紙やＯＨＴ（オーバヘッドトランスペアレンシー）シート等、より反転トナーの発生しやすい転写材Ｐが規則性無く無作為に使用された場合、上述の制御では良好な画像が維持できない、といった点を改善するものである。
【０１２５】
（Ｂ）反転トナーの吐き出し回収
次に、反転トナーについての吐き出し回収について説明する。
【０１２６】
感光ドラム１上に存在する、極性をもたないトナーや反転トナーは、通常、転写バイアスや現像バイアスの作用により除去される機会が少ないため、磁気ブラシ帯電器２Ａの磁気ブラシ部２ｃ内部に蓄積されることが多い。磁気ブラシ帯電器２Ａから感光ドラム１上に吐き出されるトナーは、この反転トナーと正規極性トナーが共に存在する。正規極性トナーは、非画像領域においては現像部ｍで回収されるため、画像に影響を与えることは少なく、また非画像形成時の吐き出しバイアスにより常に処理されている。
【０１２７】
一方、反転トナーが画像形成時に吐き出された場合には、現像部ｍで回収されないため、厚紙やコート紙ではかぶりが発生してしまう。これは、極微量の反転トナーが存在するだけでも発生してしまうことがわかった。このため、厚紙やコート紙を使用する場合においては、反転トナーについても処理する機構を設ける必要がある。厚紙使用がごく稀である場合は、画像形成時に反転トナーが吐き出されないようなバイアス設定も可能ではある。しかし、厚紙が頻繁に使用される場合は磁気ブラシ帯電器２Ａ内に蓄積された反転トナーを積極的に処理する機構が必要となる。反転トナーはバイアスの設定に対し、正規トナーとは正反対の挙動を示すため、上述の正規トナーの処理のためのバイアス設定とは両立できず、したがって磁気ブラシ帯電器２Ａ内に混入している反転トナーを処理するタイミングを別途設けなくてはならない。
【０１２８】
反転トナーを磁気ブラシ帯電器２Ａ内から吐き出す方法としては、現像剤戻しバイアスを利用する。この現像剤戻しバイアスは、前述の電位差ΔＶについて正規極性トナーと逆の方向へバイアスを変更することで達成される。例えば、ΔＶを小さくするため、帯電バイアスのＡＣ振幅を大きくする、又は帯電電位を印加バイアスのＤＣ電圧に対してむしろ高くしてΔＶを負にするため、前述の帯電ブラシ１２ａに、正規極性のバイアスで、帯電バイアスよりも高いＤＣバイアスを印加する方法等が考えられる。
【０１２９】
また、吐き出された反転トナーを回収する方法（回収手段）としては、現像装置４に印加するＤＣバイアスと帯電電位の差を大きくすることで、より反転トナーを電界的に現像スリーブ４ｂ側へ取り込む方法や、転写に通常と逆のバイアスを印加して転写ベルト、中間転写体等に転写させ、それらに備えられたクリーニング部材によって回収する方法などが考えられる。
【０１３０】
（７）吐き出し回収制御
次に、正規トナー、反転トナーの吐き出しタイミングについて詳細を説明する。図９中ａ，ｂは、従来構成において、６０ｇのキヤノン製コピー用紙及び坪量１６０ｇ／ｍ^２の厚紙を１枚間欠モードで、５％の画像比率原稿をもとに、１００００枚通紙した場合において、坪量１６０ｇ／ｍ^２の厚紙の枚数比率に対する、１００００枚時点での坪量１６０ｇ／ｍ^２の厚紙上の反転トナーかぶりを示している（図中ａ）。厚紙比率が高くなればなるほど反転かぶりが増加していくことがわかる。図中ｂは、１００００枚時点における普通紙上のかぶり反射率であり、反転トナーはほとんど転写されないことから、正規極性のかぶりを示している。
【０１３１】
このときの動作シーケンスは以下の通りである。
【０１３２】
前多回転工程Ｐ１：画像形成装置の始動動作期間（起動動作期間、ウォーミング期間）である。メイン電源スイッチのオンにより、画像形成装置のメインモータを駆動させて感光ドラム１を回転駆動させ、所定のプロセス機器の準備動作を実行させる。
【０１３３】
前回転工程Ｐ２：プリント前動作を実行させる期間である。この前回転工程は。上述の前多回転工程Ｐ１中にプリント信号が入力されたときには前多回転工程Ｐ１に引き続いて実行される。プリント信号の入力がないときには前多回転工程Ｐ１の終了後にメインモータの駆動が一旦停止されて感光ドラム１の回転駆動が停止され、画像形成装置はプリント信号が入力されるまでスタンバイ（待機）状態に保たれる。プリント信号が入力されると、前回転工程Ｐ２が実行される。
【０１３４】
印字工程Ｐ３：所定の前回転工程Ｐ２が終了すると、引き続いて感光ドラム１に対する画像形成プロセスが実行され、感光ドラム１表面に形成されたトナー像の転写材Ｐへの転写、定着手段によるトナー像の定着処理がなされて画像形成物がプリントアウトされる。連続印字（連続プリント）モードの場合は上述の印字工程Ｐ３が所定の設定プリント枚数分繰り返して実行される。このとき帯電バイアスのＡＣ成分の振幅は６００Ｖである。
【０１３５】
紙間工程Ｐ４：連続印字モードにおいて先行する転写材Ｐの後端が転写ニップ部Ｔを通過した後、次の（後続の）転写材Ｐの先端が転写ニップ部Ｔに到達するまでの間の、転写ニップ部Ｔにおける転写材Ｐの非通紙状態期間である。この期間に転写ニップ部Ｔを通過する感光ドラム１表面の領域がその前に帯電ニップ部Ｎを通過する間は、帯電バイアスのＡＣ成分の振幅を４００Ｖに変更し、磁気ブラシ帯電器２Ａで一時的に回収した転写残トナーを感光ドラム１表面に吐き出し、現像装置４で回収する。
【０１３６】
後回転工程Ｐ５：最後の転写材Ｐの印字工程が終了した後もしばらくの間メインモータの駆動を継続させて感光ドラム１を回転駆動させ、所定の後動作を実行させる期間である。この期間においても紙間工程と同様に帯電バイアスのＡＣ成分の振幅を４００Ｖに変更することで、磁気ブラシ帯電器２Ａで一時的に回収した転写残トナーを感光ドラム１表面に吐き出させ、現像装置４で回収する。
【０１３７】
スタンバイＰ６：所定の後回転工程Ｐ５が終了すると、メインモータの駆動が停止され、感光ドラム１の回転駆動が停止され、画像形成装置は、次のプリントスタート信号が入力するまでスタンバイ状態Ｐ６に保たれる。
【０１３８】
ちなみに１枚だけのプリントを繰り返す場合は、そのプリント終了後、プリンタは後回転工程Ｐ５を経てスタンバイＰ６状態になる。スタンバイＰ６状態においてプリントスタート信号が入力されると、画像形成装置は前回転工程Ｐ２に移行する。
【０１３９】
上述の印字工程Ｐ３時が画像形成時であり、前多回転工程Ｐ１、前回転工程Ｐ２、紙間工程Ｐ４、後回転工程Ｐ５が非画像形成時（非作像時）になる。
【０１４０】
また、この従来例の場合、印字枚数が５００枚に達するごとに６０秒、後回転工程Ｐ５を延長することにより磁気ブラシ帯電器２Ａからの正規極性トナー吐き出し量を増量し、磁気ブラシ帯電器２Ａの劣化を防止している。
【０１４１】
ここで、画像形成時、非画像形成時に帯電装置２に印加する帯電バイアスの特性について述べる。ＤＣ電界のみを帯電装置２に印加した場合、帯電装置２内に混入したトナーの感光ドラム１への吐き出し性は向上し、キャリヤを劣化させず長時間維持するが、ＡＣ電界を印加した場合に比べわずかのキャリヤ劣化に対しても帯電性は落ちる。例えば帯電電位目標７００Ｖに対し、初期には７００Ｖ印加しても、６９０Ｖ程度にしか感光ドラム１上を帯電することができない。磁気ブラシ帯電器２Ａが耐久劣化してくるとさらに電位が低下し、ＡＣ電界を印加した場合との差が次第に広がってゆく。したがって現像バイアスのＤＣ値に対して必要な逆電位が維持されず、かぶってしまうことになる。
【０１４２】
また、初期の設定電位に対し、電位低下が或る値を超えると露光部電位の変動により、出力画像の初期に対する濃度変化が許容レベルを超えてしまうことになる。通常かぶりだす電位低下レベルよりも、一定の濃度変化を引き起こす電位低下のレベルの方が条件としては厳しい。つまり、かぶらないまでも、帯電電位低下により現像コントラストが変化して出力画像の濃度及び色見が許容レベルを超えてしまうことがある。また特にべた画像のような画像比率の高い画像が連続で出力された場合、一時的に磁気ブラシ帯電器２Ａ中のトナー濃度が上がって帯電能力が低下し、画像部ではゴーストが発生したり必要な逆電位が維持されなくなるような事態も考えられるため、少なくとも転写材Ｐが通過する通紙部はＡＣバイアスを適正な振幅で印加し続けることが望ましい。
【０１４３】
通常環境においては、帯電バイアスの振幅を画像形成時は６００Ｖ、非画像形成時は４００Ｖと設定した。
【０１４４】
以上のような従来構成においては、前述したように、厚紙を通紙すればするほど反転トナーが増加し、かぶりが許容範囲を超えてしまう。
【０１４５】
そこで本実施の形態では、換算された厚紙枚数が、５００枚に達するたびに、２０秒の反転かぶり吐き出し回収の高圧設定がなされた状態を、後回転工程Ｐ５として付加した。
【０１４６】
より具体的には、図８にしめすように、画像形成装置本体５０に設けられた記憶手段５８に、カウンタ５３によって記憶される使用転写材のカテゴリーごとの印字枚数情報が、換算手段５４を介してＣＰＵ５５により所定の値（ここでは厚紙５００枚）と比較され、所定の値を超えるとそれに応じてバイアス制御手段５７により各種バイアス値や印加時間を変化させ、帯電電位の安定と、磁気ブラシ帯電器２Ａ内混入トナーの吐き出し回収を行うものである。
【０１４７】
使用転写材のカテゴリーとしては、反転かぶりの発生度合いに応じて設定すればよく、ここでは、坪量１０５ｇ／ｍ^２以下の紙とそれ以上の紙の２種類及びＯＨＴシートの合わせて３つのカテゴリーで設定している。これらは、あらかじめ本体操作部において選択され、定着性の観点からプロセススピードがそれぞれ１５０ｍｍ／ｓｅｃ、７５ｍｍ／ｓｅｃ、４０ｍｍ／ｓｅｃとなる。このとき本体操作部で入力された情報を元に、記憶手段５８に記憶されるそれぞれの印字枚数（使用枚数）が識別される。
【０１４８】
このとき制御される高圧条件は、帯電バイアスのＡＣ振幅は７００Ｖ、転写バイアスを通常と逆極性の−２μＡとし、反転トナーを転写ベルト５ａ上に回収している。
【０１４９】
図９中ｃは、そのときの１００００枚時点での厚紙上の反転かぶりを示している。反転トナーを適宜吐き出すことにより、反転かぶりを抑えられることがわかる。
【０１５０】
＜実施の形態２＞
図１０は、従来構成において、坪量６０ｇ／ｍ^２のキヤノン製コピー用紙及び坪量１６０ｇ／ｍ^２の厚紙をそれぞれ１枚間欠モードで合わせて１００００枚通紙した場合において、坪量１６０ｇ／ｍ^２の厚紙の枚数比率に対する、１００００枚時点での坪量１６０ｇ／ｍ^２の厚紙上の反転トナーかぶりを、通紙した画像比率ごとに示している。ａは画像比率５％、ｂは画像比率１０％、ｃは画像比率２０％である。画像比率が高くなればなるほど反転かぶりが増加していくことがわかる。したがって、実施の形態１のような制御の場合、画像比率が高い画像を含むとかぶりが増加してしまうため、画像比率に見合った制御を行う必要が生じる。
【０１５１】
そこで本実施の形態においては、通算の総印字量に従って反転トナー吐き出しタイミングを設けることとした。つまり本実施の形態の特徴は、使用量情報として、印字が行われた量に対応する情報（印字量情報）を使用する。この印字量情報は、コントローラ４０内で画像展開部４１により画像展開されたドット数を直接カウントして、そのカウント値をカウント値情報として画像メモリ４２に記憶させることにある。
【０１５２】
印字ドット数をカウントする場合、レーザ点灯時間のデューティーを変化させて、画像信号の多値化を行う場合の対応はとれないが、画像信号と、画像クロック発生手段４４からの画像クロック信号とにより、印字されるドット数をそのままカウントすればよい。
【０１５３】
図８において、コントローラ４０内に設けられたドットカウンタ３０は、画像データ出力部４３から出力されるシリアルの画像信号と画像クロックとから画像として記録するドットの数を計測するカウンタである。ここで計測された各転写材Ｐにおける印字ドット数のカウント値は記憶手段５８に加算して順次書き込まれる。記憶手段５８に書き込まれたドット数のカウント値Ｇ及び印字枚数値Ｆ、厚紙印字枚数Ｈ、普通紙印字枚数Ｉは順次換算手段５４、ＣＰＵ５５に送られ、ｘＦ×Ｇの耐久指数値（耐久劣化状態を表す指標値）が設定値記憶手段５６に記憶された所定の値を超えた次の画像形成における後回転に、反転トナー吐き出し用の高圧設定での動作を２０秒間加えることとしている。そして、耐久紙数値が閾値に達し、吐き出しモード動作が行われた時に耐久紙数値はリセットされ、再び換算を開始する。ここでｘは、（１．５×Ｈ＋Ｉ）／Ｆであり、厚紙通紙の方が反転トナーが蓄積しやすいことを反映させているため、厚紙比率が高いほど、設定した閾値に早く到達するため、吐き出しの回数が増えることになる。また、閾値として、画像ドット比率１００％の画像にして２５枚相当の印字量を設定した。したがって、普通紙１００％画像では２５枚に１度、５％画像では５００枚に１度の反転トナー吐き出しモードが後回転に付加される。なお、同図中の符号５１は変調器、５２はレーザを示す。
【０１５４】
図１１は、上述の設定において、画像比率一定で１００００枚通紙した場合の、１００００枚時点での坪量１６０ｇ／ｍ^２の厚紙上の反転トナーかぶりを、通紙した画像の画像比率ごとに示している。画像比率が高いものは、それだけ反転トナー吐き出し時間が加えられるため、反転トナーの蓄積が抑えられ、また、厚紙比率が高い場合は反転トナー蓄積が早い分やはり反転トナー吐き出しモード動作の頻度を高めているため、結果として１００００枚時点での反転かぶりはどの画像比率の通紙においてもそれほど、また厚紙通紙の比率で変らないことになる。
【０１５５】
なお、上述の印字情報としては、上述以外に、例えば、露光装置３によって感光ドラム１を露光している時間、又は露光していない時間のいずれか一方の時間をカウントしたカウント値情報を使用することもできる。
【０１５６】
また、印字量情報として、トナーの消費量を使用することもできる。現像装置４に、現像剤残量検知手段（不図示）を設け、この検知手段の出力からトナーの消費量を逆算するように知ればよい。
【０１５７】
以上の説明では、画像形成装置として、感光ドラム１上のトナー像を、転写ベルト５ａ上に担持された転写材Ｐに転写する方式のものついて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、感光ドラム１上に形成したトナー像を、中間転写ベルトや中間転写ドラム等の中間転写体に転写する方式の画像形成装置についても適用することができる。
【０１５８】
なお、以上の説明では、帯電手段として、磁気ブラシ注入帯電装置を使用した場合を礼に説明したが、その他の各種帯電装置にも適用でき、また変更するバイアス印加条件としては、ＤＣ成分や、周波数、波形などがあり、また反転トナー、正規トナーそれぞれの吐き出し回収タイミングについては、適宜に設定することが可能である。
【０１５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、現像手段がクリーニング手段を兼ねる画像形成装置において、帯電手段と現像手段と転写手段とにそれぞれ印加するバイアスのうちの少なくとも１つのバイアスについて、バイアス印加条件を、印字に供される複数種の転写材のそれぞれの使用量情報に応じて変更することにより、使用する転写材の種別にかかわらず、正規極性トナーと反転トナーとを過不足無く処理し、良質な画像をより長期にわたって維持し、寿命を大幅に伸ばすことができる。特に厚紙、コート紙等に特有の反転トナーや極性を持たないトナーによるかぶりが防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１，２の画像形成装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】実施の形態１，２の現像装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図３】実施の形態１，２の感光ドラムの層構成を模式的に示す縦断面図である。
【図４】実施の形態１，２の帯電装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図５】磁性粒子（帯電キャリヤ）の電気抵抗値（体積抵抗値）の測定を説明する図である。
【図６】実施の形態１，２の帯電回路の等価回路を示す図である。
【図７】印字（画像形成）シーケンスを説明する図である。
【図８】実施の形態２における、印字量情報（使用量情報）を示すブロック図である。
【図９】従来例、及び実施の形態１における、通紙耐久後の紙上かぶり反射率を示す図である。
【図１０】従来例における、通紙耐久後の紙上かぶり反射率を示す図である。
【図１１】実施の形態２における、通紙耐久後の紙上かぶり反射率を示す図である。
【符号の説明】
１　　　　　感光体（感光ドラム）
１ｆ　　　　電荷注入層
２　　　　　帯電手段（帯電装置）
２Ａ　　　　接触帯電部材（磁気ブラシ帯電器）
２ｂ　　　　スリーブ（磁性粒子担持体）
２ｃ　　　　磁気ブラシ部
２ｄ　　　　磁性粒子
３　　　　　露光手段（露光装置）
４　　　　　現像手段（現像装置）
５　　　　　転写手段（転写装置）
１２　　　　帯電手段（補助帯電装置）
１２ａ　　　導電性繊維ブラシ（帯電ブラシ）
Ｐ　　　　　転写材[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus such as a cleanerless printer, a copying machine, and a facsimile.
[0002]
[Prior art]
(A) Contact charging
2. Description of the Related Art In an electrophotographic image forming apparatus, a corona charger has generally been used as a charging unit for charging a photosensitive member as an image carrier (charged member) to a predetermined polarity and potential. This is a method in which a corona charger is placed in non-contact with the photoconductor surface, and the photoconductor surface is exposed to the corona emitted from the corona charger to charge the photoconductor surface to a predetermined polarity and potential. is there.
[0003]
In recent years, a contact-type charger has been put to practical use because it has advantages such as low ozone and low power as compared with the above-described non-contact type corona charger. In this contact type charging device, a charging member (contact charging member) to which a charging voltage (charging bias) is applied is brought into contact with the surface of the photoconductor, thereby uniformly charging the surface of the photoconductor to a predetermined polarity and potential. Things. In particular, a roller charging type apparatus using a conductive roller (charging roller) as a charging member is preferably used in terms of charging stability.
[0004]
A magnetic brush charger using a magnetic brush charging member as a contact charging member is also preferably used from the viewpoint of stability. This magnetic brush charger forms a magnetic brush portion by magnetically constraining magnetic particles directly on a magnet, or on a sleeve containing a magnet, and stopping or rotating the magnetic brush portion on the photoreceptor surface. The surface of the photoreceptor is charged by bringing it into contact and further applying a charging bias thereto.
[0005]
Furthermore, a fur brush charging member (charging fur brush) having conductive fibers formed in a brush shape, a conductive rubber blade (charging blade) having conductive rubber formed in a blade shape, and the like are also preferably used as contact charging members.
[0006]
The charging mechanism (charging mechanism) of contact charging includes two types of charging mechanisms, namely, a corona charging system and a charge injection charging system (direct charging system), and each characteristic appears depending on which one is dominant.
[0007]
The corona charging system is a system in which the surface of the photoconductor is charged with a discharge product due to a corona discharge phenomenon generated in a minute gap between the contact charging member and the photoconductor. Since corona charging has a fixed discharge threshold between the contact charging member and the photoconductor, it is necessary to apply a voltage higher than the charging potential to the contact charging member. Although the amount of generation is not so small as compared with the corona charger, a discharge product is generated.
[0008]
On the other hand, the charge injection charging system is a system in which the surface of the photoconductor is charged by directly injecting the charge from the contact charging member to the photoconductor. More specifically, a medium-resistance contact charging member comes into contact with the surface of the photoreceptor, and charges are directly injected into the surface of the photoreceptor without going through a discharge phenomenon, that is, basically without using discharge. Therefore, even if the applied voltage to the contact charging member is equal to or lower than the discharge threshold, the photosensitive member can be charged to a potential corresponding to the applied voltage. This charge injection charging system does not involve generation of ions.
[0009]
However, because of charge injection charging, the contact property of the contact charging member to the photoreceptor greatly affects the charging property.
[0010]
Therefore, it is necessary to form the contact charging member more densely, have a large difference in speed with the photoconductor, and adopt a configuration in which the contact member contacts the photoconductor more frequently. Can perform stable charging.
[0011]
Charge injection charging by a magnetic brush charger can be viewed as equivalent to a series circuit of a resistor and a capacitor. In an ideal charging process, the capacitor is charged during the time when a certain point on the surface of the photoconductor is in contact with the magnetic brush (charging nip / peripheral speed of the photoconductor), and the surface potential of the photoconductor becomes substantially equal to the applied voltage.
[0012]
There is a method in which a voltage is applied to a conductive contact member to inject a charge into a trap level on the surface of the photoreceptor to perform contact charging of the photoreceptor. When a photosensitive member having a surface layer (charge injection layer) in which conductive fine particles are dispersed on a normal organic photosensitive member or an amorphous silicon photosensitive member is used, the direct current of the bias applied to the contact charging member is reduced. It is possible to obtain a charge potential substantially equal to the components on the surface of the photoreceptor (for example, JP-A-6-3921).
[0013]
The injection charging method is not only less environmentally dependent, but also does not use discharge, so that the voltage applied to the contact charging member is substantially equal to the potential of the photoreceptor, and has the advantage of not generating ozone. Ozone-free and low-power-consumption charging is possible.
[0014]
(B) Cleanerless process (toner recycling process)
In recent years, the size of an image forming apparatus has been reduced. However, the overall size of the image forming apparatus can be reduced simply by reducing the size of each unit and device of an image forming process such as charging, exposure, development, transfer, fixing, and cleaning. There was a limit to miniaturization. Further, the transfer residual toner (residual developer) on the photoreceptor after the transfer is collected by a cleaning device (cleaner) to become waste toner. It is preferable that the waste toner does not come out from the viewpoint of environmental protection.
[0015]
Therefore, the cleaner is removed, and the transfer residual toner on the photoreceptor is removed from the photoreceptor by "development simultaneous cleaning" by a developing device and collected, and the collected toner is reused. Process (cleanerless type) image forming apparatuses have also appeared.
[0016]
Simultaneous development cleaning means that the toner remaining on the photoreceptor after transfer is removed at the time of development after the next process (the fog removal is a potential difference between the DC voltage applied to the developing device and the surface potential of the photoreceptor). This is a method of collecting by a potential difference (Vback). According to this method, the untransferred toner is collected by the developing device and used in the subsequent steps, so that waste toner is eliminated and maintenance is simplified. In addition, the cleaner-less has a great advantage in terms of space, so that the size of the image forming apparatus can be significantly reduced. If the charging device for charging the photoreceptor is a contact charging type, the transfer residual toner is once collected by a charging member in contact with the photoreceptor, and then discharged again onto the photoreceptor, and the developing device performs the process. I am trying to collect it.
[0017]
In the cleanerless system, since a large amount of transfer residual toner is mixed or adhered to the contact charging member, the resistance value of the contact charging member varies as the number of image formation sheets (durable number) increases. Therefore, a method is known in which a charging member cleaning bias corresponding to the number of formed images and the image ratio is applied, for example, during non-image formation to delay the deterioration of the charging member. In other words, in contact charging, there are bias conditions and hardware configuration conditions in which toner mixed into the magnetic brush or adhered to the roller is likely to be discharged onto the photoreceptor, and the life of the charger can be extended. Such a change of the bias condition functions as a more efficient cleaning mode without waste by performing the durability deterioration according to some detection means or a threshold value of a usage amount such as a predetermined number of sheets or a toner consumption amount. .
[0018]
In particular, in the case of a magnetic brush injection charging device, the transfer residual toner, which is considered to contain toner of both positive and negative polarities, is once collected by the magnetic brush part to erase the history of the previous image, and the contact friction between the magnetic particles and the collected toner is removed. As a result, the toner is charged to a regular polarity, thereby enabling control to return the toner to the photosensitive member.
[0019]
Further, since the toner discharged from the magnetic brush portion to the photoreceptor is in a very uniform scattered state and the amount thereof is small, it does not substantially adversely affect the next image exposure process. Also, there is no occurrence of a ghost image due to the pattern of the transfer residual toner, and the toner of normal polarity can be reliably collected in the non-image area due to the difference between the developing bias and the charged potential.
[0020]
In the case of charging using a conductive roller, there is a method such as contacting a sheet in consideration of a friction series with the roller in order to return the opposite polarity toner attached to the roller to normal polarity.
[0021]
[Problems to be solved by the invention]
However, in a cleanerless image forming apparatus using such a contact charging method, a problem due to transfer residual toner has occurred. Details will be described below.
[0022]
As described above, the transfer residual toner is collected in the developing device with the same polarity as the charging polarity in the charging device, that is, the same polarity as the charging polarity. (Hereinafter, referred to as “reversed toner”). Normally, the toner of the opposite polarity is extremely small, and even if it is not collected by the developing device and is carried around on the photoreceptor, it is not transferred under the normal transfer condition, and many reverse toners are not transferred. Is not particularly problematic because it can have a regular polarity again by contact with the charging member.
[0023]
However, depending on the thickness, surface properties, etc. of the transfer material (paper or transparent film on which a toner image is formed) to be used, the reversal toner may be generated as fog on a white background portion on an image. Although the reason is not clear, when the thickness of the transfer material is large, the transfer pressure (although reverse in polarity) is transferred due to the increased contact pressure of the transfer member (transfer roller or transfer blade) in the transfer portion. Conceivable. Further, in a transfer material having high smoothness such as coated paper, since the adhesion between the transfer material and the photoreceptor is increased, there is no gap for preventing the toner from being pressed against the transfer material at the same time. It is considered that the degree of adhesion is increased and the image is transferred by pressure.
[0024]
Inverted toners and toners with almost no polarity can originally be present in a certain ratio.However, especially under high humidity, it is difficult for the toner to have the proper charging polarity, or the amount of toner in the charger may be temporary. When the amount of deteriorated toner increases, such as when contact charging is difficult to increase and external additives are embedded while orbiting around the drum without being transferred for a long time. It occurs remarkably.
[0025]
The auxiliary charging brush used in the cleanerless system, that is, the auxiliary charging brush disposed between the transfer device and the charger is expected to have an effect of preventing a previous image history, and has a polarity opposite to that of the normal charging. A bias is applied. The current gives a charge to the toner, which is one of the causes of generation of the inverted toner.
[0026]
The cause of the generation of the reversal toner itself does not depend on the transfer material to be passed. However, since the reversal toner is generated by an abnormal discharge generated in the space in the upstream part of the transfer device, the transfer bias condition corresponding to the transfer material is required. It is also known to be affected by. As an example, a tandem-type four-color image forming apparatus will be described.
[0027]
In this image forming apparatus, four image forming sections are arranged in a main body of the image forming apparatus, and in these image forming sections, toner images of different colors are subjected to an image forming process of charging, exposure, development, and transfer. It is formed.
[0028]
The image forming section has a dedicated photosensitive drum (image carrier) and an image forming process device for forming a toner image on the photosensitive drum. A toner image of each color is formed on each photosensitive drum. A transfer material carrier (transfer belt) is provided adjacent to each photosensitive drum, and a toner image of each color formed on the photosensitive drum is transferred and carried on the transfer belt by a transfer member described below. It is superimposed and transferred onto a material. The transfer material onto which the toner images of each color have been transferred is then separated from the transfer belt and transported to a fixing device. The transferred transfer material is fused and mixed with the toner image by heating and pressurization by a fixing device and fixed. Thereafter, the sheet is discharged outside the image forming apparatus main body.
[0029]
In the image forming unit, the transfer device includes, as a transfer member, a contact-type transfer band that performs transfer by contacting the back side of the transfer belt.
[0030]
In each image forming section, when the toner image on the photosensitive drum is sequentially and multiplex-transferred onto the transfer material carried on the transfer belt, immediately before the transfer, that is, near the upstream side of the contact point between the transfer belt and the photosensitive drum The transfer electric field acts even in this small space, and in the area where abnormal discharge etc. occurs in the space, some of the toner on the photosensitive drum having a lower mirror power than other toners May fly from an early stage, or the polarity of the toner, which has a greater mirror power than other toners, may be reversed, causing the toner not only to be transferred to the transfer material, but also to fly for the transfer of other toner close to the inverted toner. Image defects such as toner scattering and transfer omission such as obstruction are likely to occur. That is, an image defect occurred due to the pre-transfer discharge. In particular, when thick paper or coated paper is used, the transfer bias is set higher than when using a normal transfer material (for example, copy paper) to optimize the transfer efficiency, and the influence of abnormal discharge becomes remarkable. Toner is more likely to be generated.
[0031]
Further, since the transfer material carrier is a transfer belt, the carry-in path (paper path) into the transfer area fluctuates depending on the transport speed, the thickness and the size of the transfer material, and the like. The gap width (interval between gaps) between the photosensitive drum and the transfer belt is also unstable. Then, even when outside the discharge area, when the gap width is reduced, discharge occurs, which causes the generation of the inverted toner. If such reversal toner is mixed or adhered into the charger, if it exceeds a certain amount, it will gradually leak onto the photosensitive drum, and will be pressure-transferred to thick paper without being collected by the developing device.
[0032]
As described above, reversal toner tends to occur more frequently when special paper such as thick paper is passed. In the cleanerless system, in order to prevent charging failure due to contamination of the charger for a longer period of time, it was necessary to control toner having a regular polarity, but at the same time, it was necessary to process the inverted toner. Become. As described above, these toners have a bias condition and a hardware configuration condition that make it easy to discharge the toner mixed into the magnetic brush or adhered to the roller onto the photoreceptor, which can extend the life of the charger. It is.
[0033]
However, in this case, since the behavior of the normal polarity toner and the reverse toner show the opposite behavior to the electric field effect, different biases must be applied at different timings even if the bias conditions are changed with respect to the normal image formation. Must.
[0034]
However, the amount of the normal polarity toner and the reverse toner accumulated differs depending on how much special paper such as thick paper is used, and it is difficult to predict the amount in advance. The optimal setting for spitting on the body cannot be achieved. This means that the cleaning mode must always be set with a margin, and the charger and the photoconductor are operated more than necessary, resulting in deterioration of the photoconductor and the charger.
[0035]
Therefore, the present invention provides a cleaner-less type image forming apparatus that processes a normal polarity toner and a reversal toner without excess or shortage regardless of the type and thickness of a transfer material used for image formation, thereby improving a quality image. It is an object of the present invention to provide an image forming apparatus that can be formed for a long time.
[0036]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is a photoconductor, a charging unit for charging the surface of the photoconductor, an exposure unit for exposing the surface of the photoconductor to form an electrostatic latent image, and a toner on the electrostatic latent image. A developing unit that attaches and develops the toner image as a toner image; and a transfer unit that transfers the toner image to a transfer material or an intermediate transfer body. The cleaning unit that removes toner remaining on the surface of the photoconductor after the transfer of the toner image is provided. In the image forming apparatus that is also used as the developing unit, at least one of the biases applied to the charging unit, the developing unit, and the transfer unit may be set to a plurality of types of transfer conditions for printing. It is characterized in that it is changed according to the usage information of each material.
[0037]
According to a second aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first aspect, an operation mode for purifying the contaminated charging unit or the developing unit in accordance with the usage amount information is provided. In addition to the operation, an operation mode for changing at least one of the bias application conditions of the developing unit, the charging unit, and the transfer unit is provided.
[0038]
According to a third aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the second aspect, the use amount information is the number of prints or the print amount of the transfer material.
[0039]
According to a fourth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the second aspect, the usage amount information is an index value indicating a durability deterioration state expressed by a product of the number of prints of the transfer material and the print amount. It is characterized by the following.
[0040]
According to a fifth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the fourth aspect, the index value is a value of a predetermined number of predetermined past sheets.
[0041]
According to a sixth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the second aspect, the usage amount information includes a print amount or a continuous print number of each of the plurality of types of transfer materials provided for use, and a continuous print number. It is print amount information relating to a print history.
[0042]
According to a seventh aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the sixth aspect, the print amount information is one of a time during which the photoconductor is exposed by the exposure unit and a time during which the photoconductor is not exposed. , Which is count value information obtained by counting.
[0043]
The invention according to claim 8 is the image forming apparatus according to claim 6, wherein the print amount information is count value information obtained by counting the number of dots printed by an image signal input to the exposure unit. It is characterized by.
[0044]
According to a ninth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the sixth aspect, the print amount information is toner consumption amount information.
[0045]
According to a tenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the ninth aspect, the developing unit has a developer remaining amount detecting unit, and the toner consumption amount information is acquired by the developer remaining amount detecting unit. , Is characterized.
[0046]
The invention according to claim 11, wherein in the image forming apparatus according to any one of claims 2 to 10, the bias application condition is a bias application condition of a bias applied to the transfer unit, and the transfer unit includes: Is applied with a reverse bias to the normal polarity.
[0047]
According to a twelfth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the eleventh aspect, when applying a bias opposite to the normal polarity to the transfer unit, a charge having a polarity opposite to the normal polarity is generated. The developer is transferred to a transfer material carrier for carrying and transferring the transfer material or to the intermediate transfer member.
[0048]
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the eleventh or twelfth aspect, a time for applying a bias opposite to a normal polarity to the transfer unit after printing is provided as an operation mode. Features.
[0049]
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the second to thirteenth aspects, the bias application condition is a bias application condition of a bias applied to the developing unit. I do.
[0050]
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the fourteenth aspect, after the printing, a time period for changing the bias application condition applied to the developing unit and applying the bias to the developing unit is provided as the operation mode. , Is characterized.
[0051]
According to a sixteenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the second to fifteenth aspects, the bias application condition is a bias application condition of a bias applied to the charging unit. I do.
[0052]
According to a seventeenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the sixteenth aspect, after the printing, the bias application condition to be applied to the charging unit is changed to provide a time for applying to the charging unit as the operation mode. , Is characterized.
[0053]
According to an eighteenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to seventeenth aspects, the charging unit includes a conductive contact charging member disposed so as to contact the surface of the photoconductor. Having.
[0054]
According to a nineteenth aspect, in the image forming apparatus according to the eighteenth aspect, the photoconductor has a charge injection layer on a surface thereof, and applies a charging bias by bringing the contact charging member into contact with the photoconductor surface. Accordingly, the surface of the photoconductor is charged.
[0055]
According to a twentieth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the eighteenth or nineteenth aspect, the contact charging member has a magnetic particle and a magnetic particle carrier that carries the magnetic particle on a surface and contacts the photoconductor. And having the following.
[0056]
According to a twenty-first aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the eighteenth or nineteenth aspect, the contact charging member is formed by a conductive fiber brush.
[0057]
The invention according to claim 22 is the image forming apparatus according to claim 18 or 19, wherein the contact charging member is formed by a conductive rubber roller.
[0058]
According to a twenty-third aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the twelfth to twenty-second aspects, the developer having a charge having a polarity opposite to the normal polarity adheres to the contact charging member. Or a mixed developer.
[0059]
According to a twenty-fourth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the twelfth to twenty-third aspects, the developing unit recovers the developer having a charge of a polarity opposite to the normal polarity. The image forming apparatus further includes a collecting unit, wherein the collecting unit changes a potential difference between a charging potential on the surface of the photoconductor and a developing bias.
[0060]
According to a twenty-fifth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the twenty-fourth aspect, the collection unit increases the potential difference.
[0061]
The invention according to claim 26 is the image forming apparatus according to any one of claims 18 to 25, wherein the developer collected by the contact charging member is returned from the contact charging member onto the photosensitive member. A developer return bias different from that during image formation is applied to the contact charging member.
[0062]
According to a twenty-seventh aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the eighteenth to twenty-sixth aspects, the charging bias applied to the contact charging member is a DC bias or an AC bias superimposed on the DC bias. A superimposed bias.
[0063]
According to a twenty-eighth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the twenty-seventh aspect, the developer return bias changes an amplitude of an AC bias with respect to a development bias.
[0064]
According to a twenty-ninth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the twenty-seventh aspect, the developer return bias changes a waveform of an AC bias with respect to a development bias.
[0065]
According to a thirtieth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to twenty-ninth aspects, the process speed is changed according to a transfer material used for printing.
[0066]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the components denoted by the same reference numerals have the same configuration or operation, and a repeated description thereof will be omitted as appropriate.
[0067]
<Embodiment 1>
(1) Overview of the entire image forming apparatus
The image forming apparatus according to the present invention is an operation mode for purifying a charging unit (charging device 2 or auxiliary charging device 12 described later) or a developing unit (developing device 4 described later) according to usage amount information, An operation mode for changing at least one of the bias application conditions of the developing unit, the charging member, and the transfer unit other than the operation necessary for printing (image formation) is provided.
[0068]
FIG. 1 shows a schematic configuration of an image forming apparatus according to the present embodiment as an example of the image forming apparatus according to the present invention. The image forming apparatus of the present embodiment is a laser beam printer (hereinafter, referred to as an “image forming apparatus”) of an electrophotographic system, a transfer system, a charge injection charging system, and a cleanerless system.
[0069]
The image forming apparatus shown in FIG. 1 includes a drum-type photoconductor (hereinafter, referred to as “photosensitive drum”) 1 as an image carrier inside an image forming apparatus main body (not shown). The photosensitive drum 1 of the present embodiment is an OPC photosensitive member (organic photoconductive photosensitive member) having a negative charging property and a charge injection charging property, and has a process speed of 150 mm / sec in the direction of arrow a about an axis (not shown). (Peripheral speed).
[0070]
Around the photosensitive drum 1, a charging device (charging means) 2, an exposure device (exposure means) 3, a developing device (developing means) 4, a transfer device (transfer means) 5, an auxiliary A charging device (charging means) 12 is provided.
[0071]
Further, in order from the upstream side in the transport direction of the transfer material P, a paper feed cassette 6, a paper feed roller 7, a transport roller 8, sheet paths 9, 10 and a fixing device (fixing unit) 11 are provided.
[0072]
The charging device 2 is a contact charging device that uniformly charges the surface (outer peripheral surface) of the photosensitive drum 1 to a predetermined polarity and potential. In this embodiment, a magnetic brush charging device is used. The surface of the rotating photosensitive drum 1 is uniformly charged to approximately -700 V by the magnetic brush charging device by a charge injection charging method.
[0073]
The exposure device 3 is a laser beam scanner as image information exposure means. The exposure device 3 has a semiconductor laser, a polygon mirror, an F-θ lens, and the like (all not shown). The exposure device 3 corresponds to a signal (a time-series electric digital image signal of target image information) input from a host device such as a document reading device having a photoelectric conversion element such as a CCD, a computer, a word processor, etc. (all not shown). The modulated laser light L is emitted, and the surface of the charged photosensitive drum 1 is scanned and exposed by the laser light L. By the scanning exposure with the laser light L, an electrostatic latent image corresponding to the target image information is formed on the surface of the photosensitive drum 1.
[0074]
In the present embodiment, the developing device 4 uses a two-component contact developing type developing device using a developer obtained by mixing a highly releasable spherical toner having a small transfer residual toner and a magnetic carrier, which is manufactured by a polymerization method. ing. Then, the electrostatic latent image on the surface of the photosensitive drum 1 is reversely developed as a toner image.
[0075]
The transfer device 5 is arranged below the photosensitive drum 1. In the present embodiment, the transfer device 5 is of a transfer belt type, and includes an endless transfer belt 5a, a driving roller 5b, a driven roller 5c, and a transfer blade 5d. The transfer belt 5a is formed of, for example, a 75 μm-thick polyimide belt, and is stretched between the driving roller 5b and the driven roller 5c. The photosensitive drum 1 rotates in the direction of arrow d with respect to the rotation in the direction of arrow a. The peripheral speed of the transfer belt 5a is set to be substantially the same as that of the photosensitive drum 1. The transfer blade 5d is a conductive blade disposed inside the transfer belt 5a, and forms a transfer nip portion T as a transfer portion by bringing an ascending belt portion of the transfer belt 5a into contact with a lower portion of the photosensitive drum 1. are doing.
[0076]
The paper feed cassette 6 stores therein a transfer material P such as paper. The transfer material P in the paper feed cassette 6 is separated and fed one by one by the driving of the paper feed roller 7, and is fed to the transfer nip portion T at a predetermined control timing through a sheet path 9 including the transport roller 8 and the like. Is done.
[0077]
The transfer material P fed to the transfer nip portion T is nipped and conveyed between the photosensitive drum 1 and the transfer belt 5a. During this time, a predetermined transfer bias is applied to the transfer blade 5d from a transfer bias applying power source E5 to transfer the transfer material. The reverse polarity of the toner is charged from the back surface of the material P. As a result, the toner image on the photosensitive drum 1 is sequentially electrostatically transferred to the surface side of the transfer material P passing through the transfer nip portion T. Unnecessary toner and paper dust adhering to the transfer belt 5a are removed by the transfer belt cleaning device 5e.
[0078]
The transfer material P after the transfer of the toner image is sequentially separated from the surface of the photosensitive drum 1 and is conveyed to a fixing device (for example, a heat roller fixing device) 11 through a sheet path 10. Here, the transfer material P is heated and pressed to fix the toner image on the surface. Thereby, image formation is completed.
[0079]
As described above, the image forming apparatus shown in FIG. 1 employs a cleanerless system, and removes toner (transfer residual toner) remaining on the surface of the photosensitive drum 1 without being transferred to the transfer material P at the transfer nip portion T. There is no dedicated cleaner for removal. As will be described later, the transfer residual toner reaches the position of the charging device 2 by the subsequent rotation of the photosensitive drum 1 and is temporarily collected by a magnetic brush portion serving as a contact charging member that is in contact with the photosensitive drum 1, and is collected. The toner is again discharged onto the surface of the photosensitive drum 1 and finally collected by the developing device 4. The photosensitive drum 1 from which the transfer residual toner has been removed is repeatedly used for image formation.
[0080]
The auxiliary charging device 12 is in contact with the surface of the photosensitive drum 1 downstream of the transfer device 5 and upstream of the charging device 2 along the rotation direction of the photosensitive drum 1. In the present embodiment, the auxiliary charging device 12 is formed by a conductive brush. The auxiliary charging device 12 is applied with an AC bias, a DC bias having a polarity opposite to the charging, or a DC bias having a polarity opposite to the charging in which the AC bias is superimposed. The auxiliary charging device 12 smoothes the surface potential of the photosensitive drum immediately before charging by the charging device 2, and also removes the transfer residual toner or charges the photosensitive drum 1 to a polarity opposite to that of the charging of the photosensitive drum 1, and collects the toner at the magnetic brush portion of the charging device 2. To facilitate.
[0081]
(2) Developing device
FIG. 2 is an enlarged vertical sectional view of the developing device 4 used in the present embodiment. As a method for developing an electrostatic latent image, a two-component developer in which a magnetic carrier was mixed with toner particles was used. A method (two-component contact development) of transporting the developer by magnetic force and developing the developer in a state of contact with the photosensitive drum 1 is used.
[0082]
The developing device 4 in the present embodiment uses a mixture of a highly releasable spherical non-magnetic toner produced by a polymerization method and a magnetic carrier (magnetic particles for development, a development carrier) as a developer, and develops the developer. This is a two-component magnetic brush contact developing type reversal developing device in which an agent carrier is held as a magnetic brush layer by magnetic force, transported to a developing unit, and brought into contact with the surface of the photosensitive drum 1 to develop an electrostatic latent image as a toner image. .
[0083]
The developing device 4 shown in FIG. 2 includes a developing container 4a, a developing sleeve 4b as a developer carrier, a magnet (magnet roller) 4c as a magnetic field generating means fixedly arranged in the developing sleeve 4b, and a developing sleeve 4b. It has a developer layer thickness regulating blade 4d for forming a thin layer of developer, a developer stirring / conveying screw 4e, and a two-component developer 4f housed in a developer container 4a. As described above, the two-component developer 4f is a mixture of the nonmagnetic toner t and the development carrier c. An external additive is appropriately added to the developer 4f.
[0084]
The developing sleeve 4b is arranged so that the closest distance (gap) to the photosensitive drum 1 is about 500 μm at least at the time of development. The developer magnetic brush thin layer 4h carried on the outer surface of the developing sleeve 4b is set to be in contact with the surface of the photosensitive drum 1. The contact nip portion m between the developer magnetic brush thin layer 4h and the photosensitive drum 1 is a developing region (developing portion).
[0085]
The developing sleeve 4b is driven at a predetermined rotational speed in a direction indicated by an arrow (counterclockwise) around the inside of the internal magnet roller 4c. Thereby, a magnetic brush (developer magnetic brush) of the developer 4f is formed on the outer peripheral surface of the developing sleeve 4b in the developing container 4a by the magnetic force of the magnet roller 4c. The developer magnetic brush is conveyed together with the rotation of the developing sleeve 4b, is regulated by the developer layer thickness regulating blade 4d, and is taken out of the developing container 4a as a developer magnetic brush thin layer 4h having a predetermined thickness. The developer is conveyed to the developing section m, comes into contact with the surface of the photosensitive drum 1, and is conveyed back into the developing container 4a by the subsequent rotation of the developing sleeve 4b.
[0086]
A predetermined developing bias in which a DC component and an AC component are superimposed is applied to the developing sleeve 4b by a developing bias applying power source E4. In the present embodiment, the developing characteristic is such that fog occurs when the difference between the charging potential of the photosensitive drum 1 and the DC component value of the developing bias is 200 V or less, and when the difference is 350 V or more, the developing carrier c is transferred to the photosensitive drum 1. Adhesion occurred.
[0087]
The toner concentration (mixing ratio with the developing carrier c) of the developer 4f (t + c) in the developing container 4a gradually decreases because the toner is consumed for the development of the electrostatic latent image and is successively consumed. When the toner concentration of the developer 4f in the developing container 4a is detected by a detecting unit (not shown) and decreases to a predetermined allowable lower limit concentration, the toner t is supplied from the toner replenishing unit 4g to the developer 4f in the developing container 4a. The toner supply control is performed such that the toner concentration of the developer 4f in the developing container 4a is always kept within a predetermined allowable range.
[0088]
(3) Photosensitive drum
As described above, the photosensitive drum 1 of the present embodiment is a negative-charging / charge-injecting drum-type OPC photosensitive member. FIG. 3 schematically shows the layer configuration of the photosensitive drum 1. In the figure, the lower side is the inside and the upper side is the outside.
[0089]
The photosensitive drum 1 has the following first to fifth functional layers provided in order from the bottom on an aluminum drum base 1a having a diameter of 30 mm.
[0090]
First layer: an undercoat layer 1b, which is a conductive layer having a thickness of about 20 μm provided to smooth defects of the aluminum drum base 1a and to prevent the occurrence of moire due to reflection of laser exposure. .
[0091]
Second layer: a positive charge injection preventing layer 1c, which serves to prevent positive charges injected from the aluminum drum substrate 1a from canceling out negative charges charged on the surface of the photoreceptor. 10 by nylon ⁶ This is a medium resistance layer having a thickness of about 1 μm and a resistance adjusted to about Ω · cm.
[0092]
Third layer: The charge generation layer 1d is a layer having a thickness of about 0.3 μm in which a disazo pigment is dispersed in a resin, and generates positive and negative charge pairs by being exposed to laser.
[0093]
Fourth layer: a charge transport layer 1e in which hydrazone is dispersed in a polycarbonate resin, and is a P-type semiconductor. Therefore, the negative charge charged on the surface of the photoreceptor cannot move through this layer, and only the positive charge generated in the charge generation layer 1d can be transported to the surface of the photoreceptor.
[0094]
Fifth layer: a charge injection layer 1f, which is a tin oxide SnO having a particle diameter of 0.03 μm obtained by lowering the resistance (conducting) by doping a light-curable acrylic resin as a binder with a light-transmitting conductive filler. ₂ Is a coating layer of about 3 μm of a material in which ultrafine particles of the above are dispersed in a resin by 70% by weight. The electric resistance value of the charge injection layer 1f is 1 × 10 which is a condition that has sufficient chargeability and does not cause image deletion. ¹⁰ ~ 1 × 10 ¹⁴ Ω · cm. In this embodiment, the surface resistance is 1 × 10 ¹¹ The photosensitive drum 1 of Ω · cm was used.
[0095]
(4) Magnetic brush charging device
FIG. 4 is a diagram schematically illustrating an enlarged vertical cross section of the magnetic brush charging device 2. The magnetic brush charger 2 of the present embodiment is roughly divided into a magnetic brush charger 2A as a contact charging member, a container (housing) containing the magnetic brush charger 2A and conductive magnetic particles (charge carrier) 2d. And 2) a charging bias applying power source E2 for applying a charging bias to the magnetic brush charger 2A.
[0096]
The magnetic brush charger 2A of the present embodiment is of a sleeve rotating type, and includes a magnet roll (magnet) 2a and a nonmagnetic stainless steel sleeve (magnetic particle carrier) externally fitted to the magnet roll 2a. A magnetic brush portion 2c of magnetic particles 2d formed and held on the outer peripheral surface of the sleeve 2b by magnetically constrained by the magnetic force of a magnet roll 2a inside the sleeve. Consists of
[0097]
The magnet roll 2a is a non-rotating fixing member, and the sleeve 2b is driven around the outer periphery of the magnet roll 12 in a direction indicated by an arrow b by a driving system (not shown) at a predetermined peripheral speed, which is 225 mm / sec in the present embodiment. It is driven to rotate. The sleeve 2b is provided with a gap of about 500 μm from the photosensitive drum 1 by means such as a spacer roller. The magnetic brush layer thickness regulating blade 2e is attached to the container 2B. The magnetic brush layer thickness regulating blade 2e is a blade made of non-magnetic stainless steel, and is arranged so that the gap with the surface of the sleeve 2b is 900 μm.
[0098]
A part of the magnetic particles 2d in the container 2B is magnetically restrained on the outer peripheral surface of the sleeve 2b by the magnetic force of the magnet roll 2a inside the sleeve, and is held as the magnetic brush portion 2c. The magnetic brush portion 2c rotates in the same direction as the sleeve 2b with the rotation of the sleeve 2b. At this time, the thickness of the magnetic brush portion 2c is regulated to a uniform thickness by the magnetic brush layer thickness regulating blade 2e. Since the layer thickness of the magnetic brush portion 2c after the regulation is set to be larger than the gap between the opposing gaps between the sleeve 2b and the photosensitive drum 1, the magnetic brush portion 2c is opposed to the sleeve 2b and the photosensitive drum 1. A contact nip portion having a predetermined width is formed on the photosensitive drum 1 at the contact portion. This contact nip is the charging nip N. Accordingly, the photosensitive drum 1 is rubbed at the charging nip N by the magnetic brush portion 2c that rotates with the rotation of the sleeve 2b of the magnetic brush charger 2A. In this case, the moving direction of the photosensitive drum 1 and the moving direction of the magnetic brush portion 2c in the charging nip portion N are opposite to each other, and the relative moving speed is increased.
[0099]
A predetermined charging bias is applied to the sleeve 2b and the magnetic brush layer thickness regulating blade 2e from a charging bias application power source E2. When the photosensitive drum 1 is rotated and the sleeve 2b of the magnetic brush charger 2A is rotated and a predetermined charging bias is applied from the charging bias applying power source E2, the surface of the photosensitive drum 1 is in this embodiment. Is uniformly charged to a predetermined polarity and potential by an injection charging method.
[0100]
The magnet roll 2a fixed in the sleeve 2b adjusts the angle θ between the sleeve 2b and the closest position c of the photosensitive drum 1 to a range from 20 ° upstream in the rotation direction of the photosensitive drum to 10 ° downstream in the rotation direction of the photosensitive drum. It is preferable that the angle is 15 ° to 0 ° on the upstream side. If it is further downstream, the magnetic particles 2d are attracted to the main pole position, and the magnetic particles 2d are likely to be retained downstream of the charging nip N in the photosensitive drum rotation direction. On the other hand, if it is too upstream, the transportability of the magnetic particles 2d that have passed through the charging nip N is deteriorated, and stagnation tends to occur. Also, when there is no magnetic pole in the charging nip portion N, it is clear that the binding force acting on the magnetic particles 2d on the sleeve 2b is weakened, and the magnetic particles 2d tend to adhere to the photosensitive drum 1. The charging nip portion N described here indicates a region where the magnetic particles 2d of the magnetic brush portion 2c are in contact with the photosensitive drum 1 during charging. In the present embodiment, a magnetic pole of about 900 G is arranged at a position 10 ° on the upstream side.
[0101]
In the present embodiment, the magnetic particles 2d constituting the magnetic brush portion 2c are obtained by reducing a sintered ferromagnetic material (ferrite). Alternatively, a resin and a ferromagnetic powder are kneaded. Those molded into particles, those mixed with conductive carbon or the like for adjusting the resistance value, or those subjected to surface treatment can also be used. The magnetic particles 2d of the magnetic brush part serve to inject electric charges into trap levels on the surface of the photosensitive drum 1 well, and the charging current concentrates on defects such as pinholes generated on the photosensitive drum 1. It must also have the function of preventing the charging member and the photoconductor from being energized and destroyed. Therefore, the electric resistance value of the magnetic brush charger 2A is 1 × 10 ⁴ Ω ~ 1 × 10 ⁹ Ω, preferably 1 × 10 ⁴ ~ 1 × 10 ⁷ It is preferably Ω. The electric resistance value of the magnetic brush charger 2A is 1 × 10 ⁴ If it is less than Ω, pinhole leak tends to occur, and conversely 1 × 10 ⁹ If it exceeds Ω, good charge injection tends to be difficult. Further, in order to control the resistance value within the above range, the volume resistance value of the magnetic particles 2d is 1 × 10 ⁴ ~ 1 × 10 ⁹ Ω · cm, particularly 1 × 10 ⁴ ~ 1 × 10 ⁷ More preferably, it is Ω · cm.
[0102]
The electric resistance value of the magnetic brush charger 2A used in the present embodiment is 1 × 10 ⁶ By applying -700 V as a DC component of the charging bias, the surface potential of the photosensitive drum 1 also became -700 V.
[0103]
The volume resistance value of the magnetic particles 2d was measured by a measuring device schematically shown in FIG. That is, the cell A is filled with the magnetic particles 2 d, the main electrode 17 and the upper electrode 18 are arranged so as to be in contact with the filled magnetic particles 2 d, and a voltage is applied between the electrodes 17 and 18 from the constant voltage power supply 22. The current flowing at that time was measured by an ammeter 20. In the figure, reference numeral 19 denotes an insulator, 21 denotes a voltmeter, and 24 denotes a guide ring. The measurement condition is that the contact area S of the filled magnetic particles 2d with the cell A is 2 cm in an environment of a temperature of 23 ° C. and a humidity of 65%. ² The thickness d = 1 mm, the load on the upper electrode 18 is 10 kg, and the applied voltage is 100 V.
[0104]
The peak in the measurement of the average particle size and the particle size distribution of the magnetic particles 2d is preferably in the range of 5 to 100 μm from the viewpoint of preventing charge deterioration due to contamination of the particle surface and preventing the magnetic particles 2d from adhering to the surface of the photosensitive drum 1. . The average particle size of the magnetic particles 2d is indicated by the maximum chord length in the horizontal direction. The measuring method is to randomly select 300 or more magnetic particles by a microscopic method, measure the diameter, and take the arithmetic average.
[0105]
The charging bias is applied to the sleeve 2b and the regulating blade 2e by the charging bias application power source E2. In this embodiment, a bias in which an AC component is superimposed on a DC component (superimposed bias) is used.
[0106]
In the charging nip portion N, charging of the magnetic brush portion 2c is performed by rubbing the surface of the photosensitive drum 1 by the magnetic brush portion 2c of the magnetic brush charger 2A and applying a charging bias to the magnetic brush charger 2A. Is applied to the photosensitive drum 1 from the magnetic particles 2d, and the surface of the photosensitive drum 1 is uniformly contact-charged to a predetermined polarity and potential. In the case of the present embodiment, as described above, since the photosensitive drum 1 has a charge injection layer on its surface, the charging process of the photosensitive drum 1 is performed by charge injection charging. That is, the surface of the photosensitive drum 1 is charged to a potential corresponding to the DC component of the charging bias (DC + AC). The sleeve 2b tends to have better charging uniformity as the rotation speed is higher.
[0107]
The charge injection charging of the photosensitive drum 1 by the magnetic brush charger 2A can be regarded as a series circuit of a resistor R and a capacitor C as shown in an equivalent circuit of FIG. In the case of such a circuit, assuming that the resistance value is r, the capacitance of the photoconductor is Cp, the applied voltage is V0, and the charging time (the time at which a point on the surface of the photosensitive drum passes through the charging nip N) is T0. The surface potential Vd of the photosensitive drum is represented by the following equation (1).
[0108]
Vd = V0 (1−exp (T0 / (Cp · r))) (1)
In the charging bias (DC + AC), the DC component has the same value as the required surface potential of the photosensitive drum 1, and is −700 V in the present embodiment.
[0109]
When the peak-to-peak voltage Vpp is small, the AC component at the time of image formation (at the time of image formation) is less effective in charging uniformity and potential convergence. The level of adhesion to The upper and lower limits of the peak-to-peak voltage Vpp change depending on the amount of transfer residual toner mixed, the state of deterioration of the magnetic particles 2d, or the external environment during continuous paper passage durability. That is, when the amount of mixed toner is large, when the toner or the external additive adheres to the magnetic particles 2d and deteriorates due to long-term paper passing durability, or when the external environment is low in humidity, the resistance of the magnetic particles 2d is low. Since the value has increased, it is necessary to increase Vpp and increase the amount of current in order to perform proper charging. However, the level of adhesion of the magnetic particles 2d to the photosensitive drum 1, which is considered to be an adverse effect when Vpp is increased, tends to decrease as the resistance value increases. This is because the larger the amount of charge injected into the magnetic particles 2d, the more easily the magnetic particles 2d are affected by the potential difference between the charging bias and the photosensitive drum 1, and the more easily the particles are attached. Accordingly, when the resistance value is low, the adhesion of the magnetic particles 2d tends to increase, but a sufficient amount of current for charging can be obtained even if Vpp is set small.
[0110]
The frequency is preferably from 100 Hz to 5000 Hz, particularly preferably from 500 Hz to 2000 Hz. Below this, the effect of improving the adhesion of the magnetic particles 2d to the photosensitive drum 1 and improving the uniformity of charge and the rise of the potential becomes weaker. Become. The AC waveform may be a rectangular wave, a triangular wave, a sine wave, or the like.
[0111]
(5) Auxiliary charging device
Generally, the transfer residual toner remaining on the surface of the photosensitive drum after the transfer of the toner image exists in the form of leaving the previous image as it is. Therefore, when the toner passes through the charging device 2 as it is, the charging potential of only the previous image portion decreases, For example, the exposure for the next image formation is blocked. For this reason, it directly affects the next developing step, and a phenomenon in which a previous image portion becomes lighter or darker on the next image, that is, a so-called ghost phenomenon occurs.
[0112]
Therefore, it is necessary to take in the transfer residual toner that has reached the charging area with the rotation of the photosensitive drum into the contact charging member and erase the history of the previous image. At this time, the application of the DC voltage to the contact charging member alone does not sufficiently take in the toner into the contact charging member. However, when the alternating voltage is applied to the contact charging member, the vibration caused by the electric field between the photosensitive drum and the contact charging member. Due to the effect, the toner is relatively easily taken into the contact charging member.
[0113]
However, depending on the charge amount of the transfer residual toner that has reached the charging area, it may be very difficult to take the transfer residual toner into the contact charging member. That is, since the transfer residual toner is charged, the take-up property may be deteriorated due to a potential difference between the contact charging member and the photosensitive drum or an adhesive force between the toner and the photosensitive drum.
[0114]
That is, for the voltage applied to the contact charging member, for example, in the case of the magnetic brush charger 2A, the contact portion between the magnetic brush portion 2c and the photosensitive drum 1 also has a width of several mm, and the charge injection is insufficient at the beginning of the passage of the contact portion. Therefore, a potential difference occurs between the magnetic brush charger 2A and the photosensitive drum 1 there. If Vdc of the magnetic brush charger 2A is set to -700 V, the surface potential of the photosensitive drum 1 at the initial stage of passing through the contact portion is a so-called post-transfer potential, which varies depending on various setting conditions. Assuming that the voltage is about 350 V, a potential difference of 350 V occurs in the exposed portion in this case. In general, the retained charge of the transfer residual toner exists in both positive and negative directions. However, the positively charged toner is easily taken in the minus direction of the magnetic brush charger 2A, and the negatively charged toner is hardly taken in. In addition, when the charge amount of the transfer residual toner is extremely large or has a small particle size, the adhesion to the photosensitive drum 1 is strong and the toner remains on the photosensitive drum 1. Accordingly, it is desirable that the transfer residual toner is positively charged, although the toner is originally a negatively chargeable toner. However, the effect of being mechanically scraped off by the magnetic brush portion 2c can be expected if the absolute value of the charge amount is sufficiently small even if the battery is not positively charged.
[0115]
Actually, the transfer residual toner often reverses its charging polarity due to peeling discharge or the like when passing through the transfer nip portion T. However, even if the transfer efficiency is the same, the charge amount distribution of the transfer residual toner is changed by the transfer current. The ratio greatly differs, and the ratio of the negatively charged toner may be large depending on various setting conditions. If the developer is used for a long period of time, the transfer efficiency may be reduced due to the release or embedding of the developer itself or the external additive, so that the ratio of the toner remaining on the photosensitive drum 1 as negatively charged increases. For this reason, it is preferable to increase the transfer current or to have means for charging the transfer residual toner to the opposite polarity.
[0116]
Therefore, an auxiliary charging device 12 is provided downstream of the transfer device 5 along the rotation direction of the photosensitive drum 1 and upstream of the magnetic brush charger 2A. The auxiliary charging device 12 has a charging brush (conductive fiber brush) 12a as an auxiliary charging member and an auxiliary charging bias application power source E6 for applying a voltage to the charging brush (conductive fiber brush) 12a. The charging brush 12a is formed of conductive fiber rayon so that the length of the bristle feet is 6 mm, and is arranged in contact with the surface of the photosensitive drum 1. To the charging brush 12a, a DC voltage of plus 500 V opposite to the charging polarity was applied by the above-described auxiliary charging bias applying power source E6. Since a positive bias is applied to the charging brush 12a, the transfer residual toner of the negative polarity is temporarily captured in the charging brush 12a, discharged, and then sent out onto the photosensitive drum 1 again. You. At this time, when toner accumulates on the brush surface, the amount of toner remaining after transfer reaches the limit, and the toner whose charge has been removed is returned onto the photosensitive drum 1 one after another. Therefore, the toner entering the charging nip N, which is the contact portion between the magnetic brush charger 2A and the photosensitive drum 1, is limited to the toner having the opposite polarity to the charging polarity or the toner having a low charge amount after the charge is removed. It is almost collected by the charger 2A. At this point, the history of the previous image is lost and the direct cause of the ghost is removed. Note that a conductive rubber roller can be used instead of the charging brush 12.
[0117]
(6) Discharge of transfer residual toner from the magnetic brush charger
Since the image forming apparatus of this embodiment is of a cleanerless type, the toner (transfer residual toner) remaining on the surface of the photosensitive drum 1 after the transfer of the toner image onto the transfer material P is carried to the charging nip N of the photosensitive drum 1. It is carried and mixed into the magnetic brush portion 2c of the magnetic brush charger 2A and is temporarily collected. The transfer residual toner on the photosensitive drum 1 often has a positive polarity and a negative polarity due to peeling discharge at the time of transfer. The transfer residual toner having the mixed polarity reaches the magnetic brush charger 2A, enters the magnetic brush unit 2c, and is temporarily collected. The transfer of residual toner to the magnetic brush unit 2c is more effectively performed by applying an AC component to the magnetic brush charger 2A by the oscillating electric field effect between the magnetic brush charger 2A and the photosensitive drum 1. Can be made.
[0118]
Then, the transfer residual toner taken into the magnetic brush portion 2 c is ideally negatively charged in polarity and is discharged onto the photosensitive drum 1. The transfer residual toner having the same polarity and discharged onto the photosensitive drum 1 reaches the developing section m and is collected by the developing and developing sleeve 4b of the developing device 4 by the fog removing electric field at the time of development by simultaneous cleaning with development. When the image area in the rotation direction is longer than the circumferential length of the photosensitive drum 1, this simultaneous recovery of the transfer residual toner is performed simultaneously with other image forming steps such as charging, exposure, development, and transfer. As a result, the transfer residual toner is collected in the developing device 4 and used after the next process, so that waste toner can be eliminated.
[0119]
By using a highly releasable spherical toner produced by a polymerization method as the toner t of the developer, the amount of the transfer residual toner can be reduced, and the developing device for the toner discharged from the magnetic brush charger 2A can be developed. 4 can be improved. The use of the developing device 4 of the two-component contact developing system also improves the recoverability of the toner discharged from the magnetic brush charger 2A to the developing device 4. Here, since the toner generally has a relatively high electric resistance, the incorporation of such toner particles into the magnetic brush portion 2c of the magnetic brush charger 2A increases the electric resistance of the magnetic brush portion 2c to increase the charging ability. When the amount of mixed toner is relatively large, causing a decrease in the amount of toner, a good amount of toner can be discharged at the time of non-image formation to maintain good charge.
[0120]
Here, by actively discharging and collecting the toner from the magnetic brush charger 2A, the life of the magnetic brush charger 2A can be further extended. The details are described below.
[0121]
(A) Normal polarity discharge collection
Here, regarding the toner discharge, a conventional configuration in which the influence of the reverse toner is not taken into account will be briefly described.
[0122]
When toner is mixed into the magnetic brush portion 2c, the electric resistance of the toner gradually increases, so that sufficient charge does not move during passage through the charging nip portion N, and the photosensitive drum 1 after passing through the charging nip portion N The surface potential will be lower than the applied voltage. Hereinafter, the potential difference between the surface potential of the photosensitive drum 1 and the applied voltage is defined as ΔV. When the toner taken into the magnetic brush charger 2A is given a charge having the same polarity as the surface potential of the photosensitive drum 1 by contact with the conductive magnetic particles (charge carrier) 2d, the electric field generated by the potential difference ΔV causes The mixed toner is discharged to the surface of the photosensitive drum 1 from inside the magnetic brush portion 2c. As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-96949, the amplitude Vpp of the AC component (AC component) of the charging bias is reduced during non-image formation (non-image formation) by utilizing this phenomenon. By stopping the application of the component, the potential difference ΔV is increased, and the toner is positively discharged to suppress an increase in the electric resistance of the magnetic brush charger 2A.
[0123]
The above-described ejection at the time of non-image formation is performed by a sheet interval (between the trailing end of the preceding transfer material P and the leading end of the succeeding transfer material P), or post-rotation after the end of image formation. In a long-term use, the amount of toner mixed in the magnetic brush portion 2c can be kept below a certain level. Further, control based on the number of printed sheets (the number of image formation sheets, the number of durable sheets, the number of passed sheets) and the amount of printed sheets have been proposed.
[0124]
However, when these effects are further increased in the number of printed sheets, the magnetic particles 2d of the magnetic brush charger 2A have an increased resistance value due to the attachment of an external additive or the like included in the developer, and cause poor charging. As described above, it is not always possible to ideally maintain and control the mixed toner in the charged state of the normal polarity. In particular, when thick paper is used as the transfer material P, the influence of the reversal toner is remarkable, causing image defects from a relatively early stage. Therefore, further improvement is required to stably maintain high image quality for a long period of time and extend the service life for all transfer materials P. The present invention is characterized in that a good image cannot be maintained by the above-described control when a transfer material P, such as a thick paper or an OHT (overhead transparency) sheet, in which reversal toner is more likely to be generated is randomly used without regularity. Is to improve.
[0125]
(B) Discharge and collection of inverted toner
Next, a description will be given of the ejection and collection of the inverted toner.
[0126]
Normally, the toner having no polarity or the reversal toner existing on the photosensitive drum 1 is rarely removed by the action of the transfer bias or the developing bias, and thus is accumulated in the magnetic brush portion 2c of the magnetic brush charger 2A. Often done. The toner discharged from the magnetic brush charger 2A onto the photosensitive drum 1 includes both the inverted toner and the normal polarity toner. Since the normal polarity toner is collected in the developing section m in the non-image area, it hardly affects the image, and is always processed by the discharge bias at the time of non-image formation.
[0127]
On the other hand, when the reversal toner is discharged during image formation, it is not collected by the developing unit m, and fogging occurs on thick paper or coated paper. It has been found that this occurs even if only a very small amount of reversal toner is present. For this reason, when thick paper or coated paper is used, it is necessary to provide a mechanism for processing reverse toner. If the use of thick paper is extremely rare, it is possible to set a bias so that the reverse toner is not discharged during image formation. However, when thick paper is frequently used, a mechanism for actively processing the inverted toner accumulated in the magnetic brush charger 2A is required. The reversal toner has a behavior opposite to that of the regular toner with respect to the setting of the bias, and therefore, is incompatible with the above-described bias setting for the processing of the regular toner. Therefore, the reversal toner mixed in the magnetic brush charger 2A. A timing for processing the toner must be separately provided.
[0128]
As a method of discharging the inverted toner from the inside of the magnetic brush charger 2A, a developer return bias is used. This developer return bias is achieved by changing the bias for the above-described potential difference ΔV in the direction opposite to the normal polarity toner. For example, in order to reduce ΔV, increase the AC amplitude of the charging bias, or increase the charging potential with respect to the DC voltage of the applied bias to make ΔV negative. As the bias, a method of applying a DC bias higher than the charging bias can be considered.
[0129]
As a method of collecting the discharged inverted toner (collecting means), the difference between the DC bias applied to the developing device 4 and the charging potential is increased, so that the inverted toner is more electrically taken into the developing sleeve 4b. A method or a method in which a reverse bias is applied to the transfer to transfer the image onto a transfer belt, an intermediate transfer body, or the like, and the image is collected by a cleaning member provided on the transfer belt or the intermediate transfer body.
[0130]
(7) Spit collection control
Next, the discharge timing of the regular toner and the inverted toner will be described in detail. In FIG. 9, a and b indicate 60 g of Canon copy paper and a basis weight of 160 g / m in the conventional configuration. ² Weight of 160 g / m2 when 10000 thick paper is passed in a single-sheet intermittent mode based on a 5% image ratio original. ² Weight of 160g / m at 10,000 sheets with respect to the ratio of the number of thick papers ² (A in the figure). It can be seen that the higher the ratio of the thick paper, the more the reverse fog increases. In the figure, b indicates the fog reflectance on plain paper at the time of 10,000 sheets, and indicates fog of normal polarity because the reverse toner is hardly transferred.
[0131]
The operation sequence at this time is as follows.
[0132]
Pre-multi-rotation process P1: a start operation period (start operation period, warming period) of the image forming apparatus. When the main power switch is turned on, the main motor of the image forming apparatus is driven to rotate the photosensitive drum 1 to execute a preparation operation of a predetermined process device.
[0133]
Pre-rotation step P2: a period during which a pre-print operation is performed. This pre-rotation process. When a print signal is input during the above-described pre-multi-rotation process P1, the process is executed following the pre-multi-rotation process P1. When the print signal is not input, the drive of the main motor is temporarily stopped after the completion of the previous multi-rotation process P1, the rotation drive of the photosensitive drum 1 is stopped, and the image forming apparatus is in a standby state until a print signal is input. Is kept. When a print signal is input, a pre-rotation step P2 is performed.
[0134]
Printing process P3: When the predetermined pre-rotation process P2 is completed, an image forming process is subsequently performed on the photosensitive drum 1, and the toner image formed on the surface of the photosensitive drum 1 is transferred to the transfer material P, and the toner image is formed by the fixing unit. Is performed, and the image-formed product is printed out. In the case of the continuous printing (continuous printing) mode, the above-described printing process P3 is repeatedly executed for a predetermined set number of prints. At this time, the amplitude of the AC component of the charging bias is 600V.
[0135]
Paper interval step P4: a period between the time when the rear end of the preceding transfer material P passes through the transfer nip portion T in the continuous printing mode and the time when the front end of the next (subsequent) transfer material P reaches the transfer nip portion T And a non-sheet passing state period of the transfer material P in the transfer nip portion T. During this period, while the area of the surface of the photosensitive drum 1 passing through the transfer nip T passes through the charging nip N before that, the amplitude of the AC component of the charging bias is changed to 400 V, and the magnetic brush charger 2A temporarily changes the amplitude. The transfer residual toner thus collected is discharged onto the surface of the photosensitive drum 1 and collected by the developing device 4.
[0136]
Post-rotation step P5: This is a period in which the main motor continues to be driven for a while to rotate the photosensitive drum 1 to perform a predetermined post-operation after the printing step of the last transfer material P is completed. Also in this period, the transfer residual toner temporarily collected by the magnetic brush charger 2A is discharged onto the surface of the photosensitive drum 1 by changing the amplitude of the AC component of the charging bias to 400 V in the same manner as in the sheet-to-sheet process. Collect at 4.
[0137]
Standby P6: When the predetermined post-rotation process P5 is completed, the drive of the main motor is stopped, the rotation drive of the photosensitive drum 1 is stopped, and the image forming apparatus is kept in the standby state P6 until the next print start signal is input. Dripping.
[0138]
By the way, in the case where only one print is repeated, after the print is completed, the printer goes through the post-rotation process P5 to be in the standby P6 state. When a print start signal is input in the standby P6 state, the image forming apparatus shifts to the pre-rotation step P2.
[0139]
The above-described printing process P3 is the time of image formation, and the pre-multi-rotation process P1, the pre-rotation process P2, the sheet interval process P4, and the post-rotation process P5 are non-image forming times (non-image forming times).
[0140]
Further, in the case of this conventional example, the post-rotation process P5 is extended for 60 seconds each time the number of printed sheets reaches 500, thereby increasing the discharge amount of the normal polarity toner from the magnetic brush charger 2A. Is prevented from deteriorating.
[0141]
Here, the characteristics of the charging bias applied to the charging device 2 during image formation and non-image formation will be described. When only the DC electric field is applied to the charging device 2, the discharging property of the toner mixed in the charging device 2 to the photosensitive drum 1 is improved, and the carrier is maintained for a long time without deteriorating the carrier. Even if the carrier is slightly deteriorated, the chargeability is reduced. For example, even if 700 V is initially applied to the charging potential target of 700 V, the photosensitive drum 1 can only be charged to about 690 V. When the durability of the magnetic brush charger 2A deteriorates, the potential further decreases, and the difference from the case where an AC electric field is applied gradually widens. Therefore, the necessary reverse potential with respect to the DC value of the developing bias is not maintained, and the image is fogged.
[0142]
Also, if the potential drop exceeds a certain value with respect to the initial set potential, a change in the exposure section potential causes the density change of the output image from the initial level to exceed an allowable level. The level of the potential drop that causes a certain density change is more severe as a condition than the potential drop level that is normally fogged. In other words, even if no fogging occurs, the development contrast may change due to a decrease in the charging potential, and the density and color appearance of the output image may exceed allowable levels. In particular, when images having a high image ratio, such as solid images, are continuously output, the toner density in the magnetic brush charger 2A temporarily rises, and the charging ability decreases. Since it is possible that such a reverse potential may not be maintained, it is desirable that the AC bias is continuously applied with an appropriate amplitude at least in the paper passing portion through which the transfer material P passes.
[0143]
In a normal environment, the amplitude of the charging bias was set to 600 V during image formation and 400 V during non-image formation.
[0144]
In the above-described conventional configuration, as described above, the more the thick paper is passed, the more the reverse toner increases, and the fog exceeds the allowable range.
[0145]
Therefore, in this embodiment, every time the converted number of thick papers reaches 500, a state in which the high-pressure setting for the reverse fog discharge and collection for 20 seconds is added as the post-rotation process P5.
[0146]
More specifically, as shown in FIG. 8, information on the number of printed sheets for each category of transfer material used, which is stored by a counter 53, is stored in a storage unit 58 provided in the image forming apparatus main body 50 via a conversion unit 54. The bias value is compared with a predetermined value (500 sheets of thick paper in this case) by the CPU 55, and when the predetermined value is exceeded, various bias values and application times are changed by the bias control means 57 in accordance with the predetermined value. It discharges and collects toner mixed in the container 2A.
[0147]
The category of the transfer material to be used may be set according to the degree of occurrence of reverse fog, and here, the basis weight is 105 g / m2. ² Three categories are set for the following two types of paper and higher paper and OHT sheets. These are selected in advance in the main body operation unit, and the process speeds are 150 mm / sec, 75 mm / sec, and 40 mm / sec, respectively, from the viewpoint of fixing property. At this time, the number of prints (the number of prints) stored in the storage means 58 is identified based on the information input by the main body operation unit.
[0148]
The high pressure conditions controlled at this time are as follows: the AC amplitude of the charging bias is 700 V, the transfer bias is -2 μA having a polarity opposite to the normal polarity, and the reverse toner is collected on the transfer belt 5a.
[0149]
In FIG. 9, c indicates the reverse fog on the thick paper at the time of 10,000 sheets. It can be seen that the reverse fog can be suppressed by appropriately discharging the reverse toner.
[0150]
<Embodiment 2>
FIG. 10 shows a conventional structure with a basis weight of 60 g / m 2. ² Canon copy paper and basis weight 160g / m ² Weight of 160 g / m when 10,000 thick papers are passed in total in the intermittent mode. ² Weight of 160g / m at 10,000 sheets with respect to the ratio of the number of thick papers ² Of the reverse toner on the thick paper is shown for each image ratio of the passed paper. a is an image ratio of 5%, b is an image ratio of 10%, and c is an image ratio of 20%. It can be seen that the higher the image ratio, the greater the reverse fog. Therefore, in the case of the control as in the first embodiment, fogging increases when an image having a high image ratio is included, and it is necessary to perform control in accordance with the image ratio.
[0151]
Therefore, in the present embodiment, the timing of discharging the inverted toner is set according to the total print amount. That is, the feature of the present embodiment is that information (print amount information) corresponding to the amount of printing is used as the use amount information. This printing amount information is to directly count the number of dots developed by the image developing unit 41 in the controller 40 and store the count value in the image memory 42 as count value information.
[0152]
In the case of counting the number of print dots, it is not possible to cope with the case where the duty of the laser lighting time is changed and the image signal is multi-valued, but it is determined by the image signal and the image clock signal from the image clock generator 44. The number of dots to be printed may be counted as it is.
[0153]
8, a dot counter 30 provided in the controller 40 is a counter that measures the number of dots to be recorded as an image from a serial image signal output from the image data output unit 43 and an image clock. The counted value of the number of print dots on each transfer material P measured here is added to the storage means 58 and sequentially written. The count value G and the number of printed sheets F of the number of dots written in the storage unit 58, the number of printed sheets of thick paper H, and the number of printed sheets of plain paper I are sequentially sent to the conversion unit 54 and the CPU 55, and the endurance index value of xF × G (durable deterioration) The operation at the high pressure setting for discharging the reverse toner is added for 20 seconds to the post-rotation in the next image formation in which the index value indicating the state) exceeds the predetermined value stored in the set value storage unit 56. Then, when the numerical value of the durable paper reaches the threshold value and the discharge mode operation is performed, the numerical value of the durable paper is reset, and the conversion is started again. Here, x is (1.5 × H + I) / F, which reflects that the reversal toner is more likely to accumulate in thick paper passing. Therefore, the higher the thick paper ratio, the sooner the set threshold value is reached. Therefore, the number of spouts increases. Further, as a threshold value, a print amount equivalent to 25 sheets was set for an image having an image dot ratio of 100%. Therefore, the reverse toner discharge mode is added to the post-rotation once every 25 sheets for a 100% plain paper image and once every 500 sheets for a 5% image. In the figure, reference numeral 51 denotes a modulator, and 52 denotes a laser.
[0154]
FIG. 11 shows a basis weight of 160 g / m at the time of 10,000 sheets when 10,000 sheets are passed at a fixed image ratio in the above setting. ² The reverse toner fog on the thick paper is shown for each image ratio of the passed image. If the image ratio is high, the reverse toner discharge time is added accordingly, so that the accumulation of the reverse toner is suppressed, and if the thick paper ratio is high, the reverse toner discharge mode operation frequency is also increased because the reverse toner accumulation is faster. Therefore, as a result, the reverse fog at the time of 10,000 sheets does not change so much at the time of passing the image at any image ratio and at the ratio of the thick paper passing.
[0155]
In addition, as the above-mentioned print information, other than the above, for example, count value information obtained by counting one of a time during which the exposure device 3 exposes the photosensitive drum 1 and a time during which no exposure is performed is used. You can also.
[0156]
Further, the consumption amount of the toner can be used as the print amount information. What is necessary is just to provide the developing device 4 with a developer remaining amount detecting means (not shown) and to calculate back the toner consumption from the output of the detecting means.
[0157]
In the above description, as the image forming apparatus, a method of transferring the toner image on the photosensitive drum 1 to the transfer material P carried on the transfer belt 5a has been described, but the present invention is not limited to this. Instead, for example, the present invention can be applied to an image forming apparatus that transfers a toner image formed on the photosensitive drum 1 to an intermediate transfer member such as an intermediate transfer belt or an intermediate transfer drum.
[0158]
In the above description, the case in which the magnetic brush injection charging device is used as the charging means has been described with gratitude. However, the present invention can be applied to other various charging devices, and the bias application conditions to be changed include a DC component, There are a frequency, a waveform, and the like, and the discharge and collection timing of each of the inverted toner and the normal toner can be appropriately set.
[0159]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in the image forming apparatus in which the developing unit also functions as the cleaning unit, the bias application condition is set for at least one of the biases applied to the charging unit, the developing unit, and the transfer unit. By changing according to the usage information of each type of transfer material used for printing, regardless of the type of transfer material used, the normal polarity toner and the reversal toner can be processed without excess or shortage, and high quality The image can be maintained for a longer period of time, and the life can be greatly extended. In particular, fogging by a reversal toner or a toner having no polarity specific to thick paper or coated paper can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view illustrating a schematic configuration of an image forming apparatus according to first and second embodiments.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view illustrating a schematic configuration of a developing device according to the first and second embodiments.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view schematically showing a layer configuration of the photosensitive drum according to the first and second embodiments.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view illustrating a schematic configuration of the charging device according to the first and second embodiments.
FIG. 5 is a diagram illustrating measurement of an electric resistance value (volume resistance value) of magnetic particles (charge carriers).
FIG. 6 is a diagram illustrating an equivalent circuit of the charging circuit according to the first and second embodiments.
FIG. 7 is a diagram illustrating a printing (image forming) sequence.
FIG. 8 is a block diagram illustrating print amount information (use amount information) according to the second embodiment.
FIG. 9 is a graph showing the fogging reflectance on paper after paper passing durability in the conventional example and the first embodiment.
FIG. 10 is a diagram showing the fogging reflectance on paper after paper passing durability in a conventional example.
FIG. 11 is a diagram showing the fogging reflectance on paper after paper passing durability in the second embodiment.
[Explanation of symbols]
1 Photoconductor (photosensitive drum)
1f Charge injection layer
2 Charging means (charging device)
2A Contact charging member (magnetic brush charger)
2b sleeve (magnetic particle carrier)
2c Magnetic brush
2d magnetic particles
3 Exposure means (exposure equipment)
4 Developing means (developing device)
5 transfer means (transfer device)
12 Charging means (auxiliary charging device)
12a conductive fiber brush (charged brush)
P transfer material

Claims

A photoreceptor, a charging unit for charging the surface of the photoreceptor, an exposure unit for exposing the surface of the photoreceptor to form an electrostatic latent image, and developing a toner image by attaching toner to the electrostatic latent image An image forming apparatus comprising: a developing unit; and a transfer unit that transfers the toner image to a transfer material or an intermediate transfer body, wherein the developing unit also serves as a cleaning unit that removes toner remaining on the surface of the photoconductor after the transfer of the toner image. At
With respect to at least one of the biases applied to the charging unit, the developing unit, and the transfer unit, a bias application condition is set according to usage information of each of a plurality of types of transfer materials used for printing. change,
An image forming apparatus comprising:

An operation mode for purifying the contaminated charging unit or the developing unit in accordance with the usage amount information, and includes a bias application condition of the developing unit, the charging unit, and the transfer unit other than an operation necessary for printing. Having an operation mode for changing at least one of:
The image forming apparatus according to claim 1, wherein:

The usage amount information is the number of prints or the print amount of the transfer material,
The image forming apparatus according to claim 2, wherein:

The usage amount information is an index value indicating a durability deterioration state represented by a product of the number of prints of the transfer material and a print amount,
The image forming apparatus according to claim 2, wherein:

The index value is a value of a predetermined number of past sheets set in advance,
The image forming apparatus according to claim 4, wherein:

The usage amount information is the printing amount information on the printing history of the printing amount or continuous printing number of each of a plurality of types of transfer materials used for printing, and the continuous printing number,
The image forming apparatus according to claim 2, wherein:

The print amount information is count value information that counts any one of a time during which the photoconductor is exposed or a time during which the photoconductor is not exposed by the exposure unit,
The image forming apparatus according to claim 6, wherein:

The print amount information is count value information obtained by counting the number of dots printed by the image signal input to the exposure unit,
The image forming apparatus according to claim 6, wherein:

The print amount information is toner consumption amount information,
The image forming apparatus according to claim 6, wherein:

The developing unit has a developer remaining amount detecting unit, and acquires the toner consumption information by the developer remaining amount detecting unit;
The image forming apparatus according to claim 9, wherein:

The bias application condition is a bias application condition of a bias applied to the transfer unit, and the bias application condition is to apply a bias opposite to a normal polarity to the transfer unit.
The image forming apparatus according to any one of claims 2 to 10, wherein:

When applying a bias opposite to the normal polarity to the transfer unit, a developer bearing a charge of the opposite polarity to the normal polarity, a transfer material carrier for carrying and transferring the transfer material or the transfer material carrier. Transferred to an intermediate transfer member,
The image forming apparatus according to claim 11, wherein:

As an operation mode, after printing, a time for applying a bias opposite to the normal polarity to the transfer unit is provided,
The image forming apparatus according to claim 11, wherein:

The bias application condition is a bias application condition of a bias applied to the developing unit.
The image forming apparatus according to any one of claims 2 to 13, wherein:

As the operation mode, after printing, a time period for applying a bias to the developing unit by changing a bias application condition applied to the developing unit is provided.
The image forming apparatus according to claim 14, wherein:

The bias application condition is a bias application condition of a bias applied to the charging unit.
The image forming apparatus according to any one of claims 2 to 15, wherein:

As the operation mode, after printing, a time period for applying a bias to the charging unit by changing a bias application condition applied to the charging unit is provided.
The image forming apparatus according to claim 16, wherein:

The charging unit has a conductive contact charging member arranged to contact the photoconductor surface,
The image forming apparatus according to claim 1, wherein:

The photoreceptor has a charge injection layer on the surface,
Applying a charging bias by bringing the contact charging member into contact with the photoconductor surface, thereby charging the photoconductor surface,
The image forming apparatus according to claim 18, wherein:

The contact charging member has magnetic particles, and a magnetic particle carrier that carries the magnetic particles on the surface and contacts the photoconductor,
The image forming apparatus according to claim 18, wherein:

The contact charging member is formed by a conductive fiber brush,
The image forming apparatus according to claim 18, wherein:

The contact charging member is formed by a conductive rubber roller,
The image forming apparatus according to claim 18, wherein:

The developer having a charge having a polarity opposite to the normal polarity is a developer attached to or mixed with the contact charging member,
The image forming apparatus according to any one of claims 12 to 22, wherein:

A collecting unit that collects the developer having a charge having a polarity opposite to the normal polarity by the developing unit, wherein the collecting unit changes a potential difference between a charged potential of the photoconductor surface and a developing bias; Let
The image forming apparatus according to any one of claims 12 to 23, wherein:

The collecting means increases the potential difference,
The image forming apparatus according to claim 24, wherein:

In order to return the developer collected by the contact charging member from the contact charging member onto the photosensitive member, a developer return bias different from that at the time of image formation is applied to the contact charging member.
The image forming apparatus according to any one of claims 18 to 25, wherein:

The charging bias applied to the contact charging member is a DC bias, or a superimposed bias obtained by superimposing an AC bias on a DC bias.
The image forming apparatus according to any one of claims 18 to 26, wherein:

The developer return bias changes the amplitude of the AC bias with respect to the development bias,
The image forming apparatus according to claim 27, wherein:

The developer return bias changes a waveform of an AC bias with respect to a development bias,
The image forming apparatus according to claim 27, wherein:

Change the process speed according to the transfer material used for printing,
The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 29, wherein: